WDM/DWDM技術(shù),什么是WDM/DWDM技術(shù)

波分復(fù)用(WDM)是將兩種或多種不同波長的光載波信號(攜帶各種信息)在發(fā)送端經(jīng)復(fù)用器(亦稱合波器，Multiplexer)匯合在一起，并耦合到光線路的同一根光纖中進(jìn)行傳輸?shù)募夹g(shù);在接收端，經(jīng)解復(fù)用器(亦稱分波器或稱去復(fù)用器，Demultiplexer)將各種波長的光載波分離，然后由光接收機(jī)作進(jìn)一步處理以恢復(fù)原信號。這種在同一根光纖中同時(shí)傳輸兩個(gè)或眾多不同波長光信號的技術(shù),稱為波分復(fù)用。

【資料圖】

WDM本質(zhì)上是光域上的頻分復(fù)用FDM技術(shù)。每個(gè)波長通路通過頻域的分割實(shí)現(xiàn)，每個(gè)波長通路占用一段光纖的帶寬。WDM系統(tǒng)采用的波長都是不同的，也就是特定標(biāo)準(zhǔn)波長，為了區(qū)別于SDH系統(tǒng)普通波長，有時(shí)又稱為彩色光接口，而稱普通光系統(tǒng)的光接口為"白色光口"或"白光口"。

通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不同，每個(gè)波長之間的間隔寬度也有不同。按照通道間隔的不同，WDM可以細(xì)分為CWDM(稀疏波分復(fù)用)和DWDM(密集波分復(fù)用)。CWDM的信道間隔為20nm，而DWDM的信道間隔從0.2nm 到1.2nm，所以相對于DWDM，CWDM稱為稀疏波分復(fù)用技術(shù)。

DWDM簡介

要了解DWDM以前，我們先由認(rèn)識WDM是什么開始。WDM(Wavelength-Division Multi- plexing，多工分波器)是個(gè)能將一個(gè)(組)波長分成許多個(gè)波長的分波器，而所謂的分波器就如同大家所熟知的三棱鏡一樣，它可以把射入棱鏡的白光(一組波長)分成七色光(七種波長)。在最早的光通迅中，一條光纖僅設(shè)計(jì)給一個(gè)特定波長的光傳遞，由于WDM技術(shù)的開發(fā)，使一條光纖可以由傳遞一個(gè)訊號變成傳遞多個(gè)訊號，在相同的鋪設(shè)成本下，將光纖的使用率提高數(shù)倍，故WDM的觀念在光纖用于通迅后不久便被提出。但是經(jīng)WDM分波之后，每個(gè)波段分到的能量都太小，完全無法用于光纖訊號傳送。直到1994年，可適用于WDM的放大器摻鉺放大器(Erbium-Doped Fiber Amplifier，EDFA)成功商用化之后，WDM的使用才被業(yè)界注意。由于WDM實(shí)現(xiàn)了技術(shù)的提升，一個(gè)WDM可將一個(gè)光源分出越來越多的波長(或稱信道，channels)，所以為了區(qū)別起見，能分出較少波長者稱作CWDM(Coarse WDM)，分出波長密度較高者稱作DWDM(Dense WDM)。

DWDM元件

DWDM就如同字面上的意思一樣，是一個(gè)分出波長密度相對WDM較高的多工分波器，當(dāng)前在光通迅界常用的DWDM大多是在1530～1565nm的波段中，分出32個(gè)或更多的波長。在當(dāng)前市售的DWDM中，阿爾卡特(Alcatel)已推出能分出256信道的DWDM，朗訊(Lucent)所屬的貝爾實(shí)驗(yàn)室也已經(jīng)研發(fā)出1022信道的DWDM。

能將光以數(shù)個(gè)波長分出的元件就是DWDM元件，當(dāng)前實(shí)現(xiàn)DWDM的方式有三種，分別是：薄膜濾光片(Thin Film Filter，TFF)、光纖波導(dǎo)(Array WaveGuide，AWG)、以及光纖光柵(Fiber Bragg Gratting，F(xiàn)BG)。根據(jù)富士總研2000年的調(diào)查，目前DWDM濾波元件市場中，三種技術(shù)的元件銷售數(shù)量比重分別為：TFF 96%、FBG 3%和AWG 1%。但若以DWDM濾波模塊市場來說，三種技術(shù)銷售數(shù)量比重分別為：TFF 86%、FBG 6%和AWG 8%。雖然從銷售比重上可看出采TFF實(shí)現(xiàn)方式的DWDM是當(dāng)前市場的主流產(chǎn)品，不過由于TFF在規(guī)格進(jìn)一步提升上有一定的困難，所以AWG及FBG實(shí)現(xiàn)方式也越來越受市場重視。

TFF的原理是采鍍膜的方式，以氣相沉積的原理，將所需膜層一層層鍍在薄平板玻璃(如Ohara WMS-02)上，當(dāng)光線通過不同種的濾波片后，不同的波長便被分別濾出，達(dá)到分波的效果。以此種實(shí)現(xiàn)方式生產(chǎn)的DWDM對環(huán)境的要求較小，因此易于投入商用化;不過在信道數(shù)目的提升上，TTF則因膜層數(shù)的等比增加而不易實(shí)現(xiàn)，所以TFF常用于16信道以下的DWDM實(shí)現(xiàn)。

AWG是在矽晶圓上沉積二氧化矽膜層，續(xù)以微影制程及反應(yīng)式離子蝕刻法定義出數(shù)組波導(dǎo)，最后加上保護(hù)層即可制成;AWG原理是利用波導(dǎo)的物理特性將不同波長的波分出，這種技術(shù)能一次分出較多信道，不過波導(dǎo)易受溫度等環(huán)境的影響，在大量商業(yè)化前需較好的絕熱封裝，這也是光纖波導(dǎo)最困難的技術(shù)障礙。

FBG是以紫外線照射光纖，使光纖絲中的部分材質(zhì)變化成近似布拉格繞射光柵，利用光學(xué)繞射的特性將不同波長的波分出;FBG雖為以上三種制成方法中技術(shù)中成本最低、光學(xué)色散損失最小、也是大部分業(yè)者在技術(shù)上有機(jī)會(huì)切入的制程，但因?qū)崿F(xiàn)方式的技術(shù)專利權(quán)屬于加拿大UTC與CRC兩家公司所有，廠商須花費(fèi)60萬美金取得授權(quán)，且量產(chǎn)后每個(gè)元件還需給付售價(jià)2.5%的權(quán)利金，因此目前廠商對開發(fā)光纖光柵技術(shù)并不積極。

DWDM系統(tǒng)

DWDM系統(tǒng)一般包含兩類：一類是DWDM分波前后所須的元件，如EDFA、Mux/DeMux(Multiplexer/DeMultiplexer，合波/分波多工器)便屬此類;一類是DWDM的應(yīng)用，如OADM(Optical Add/Drop Multiplexer，光塞取多工器)、OXC(Optical Cross Connects，光交換鏈接器)。

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