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光纤传输中的复用技术
光纤传输中的复用技术
　　光纤通信的复用技术的载波为光波。光纤通信复用技术主要分为三类：光波复用，光信号复用和副载波复用(SCM)。光波复用包括波分复用(WDM)和空分复用(SDM)，光信号复用包括时分复用(TDM)和频分复用(FDM)。
　　1、光波波分复用
　　在发送端，用光复用器将两种或多种不同波长的光载波信号汇合起来，并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输；在接收端经光分波器将各种波长的光载波
　　光纤通信的复用技术的载波为光波。光纤通信复用技术主要分为三类：光波复用，光信号复用和副载波复用(SCM)。光波复用包括波分复用(WDM)和空分复用(SDM)，光信号复用包括时分复用(TDM)和频分复用(FDM)。
　　1、光波波分复用
　　在发送端，用光复用器将两种或多种不同波长的光载波信号汇合起来，并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输；在接收端经光分波器将各种波长的光载波
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&&&&&&& 摘要：信息的传输质量和传输效率在光纤通信技术出现后得到了极大的提升，光纤通信技术也得以成为目前世界范围内应用最为广泛的现代通信传输手段。相比较电信通信技术而言，光纤通信技术有着很大的区别，并且具备明显的优势和优点，因而也被人们所广泛关注和青睐。本文通过对光纤通信技术的技术特点、发展现状和未来的发展趋势进行了全面深入的分析，同时为光纤通信技术未来发展提供了充分的设想，为我国光纤通信技术的发展提供一定程度的借鉴和参考。
&&&&&&& 关键词：光纤通信；信息载体；信息传输
&&&&&&& 光纤通信作为一种全新的信息传输技术，已经在诸多领域和行业中应用，成为提升通信质量和效率的重要手段。光纤通信技术依靠光纤作为主要的信息载体，以光波的形式进行数据的传输，这使得光纤通信速度比电信通信技术要更加快捷。所带来的影响却是非常深刻的，成为推动科技创新和技术创新的关键，光纤通信技术将会发挥更为重要的作用。
&&&&&&& 一、光纤通信技术简介
&&&&&&& 1、光纤通信技术概念
&&&&&&& 光纤通信技术就是以光波作为载波，将模拟电信号转化为光信号，以光纤作为介质进行信息传输的技术。4G通信技术网络能够将多种网络以及无线通信技术进行有效的融合，也是IP的网络，在信息传输的速度上也比较快，网络的覆盖面比较广，能够将多种业务同时进行等。就使得4G通信技术网络的应用范围比较广。
&&&&&&& 2、光纤通信系统传输信号的形式
&&&&&&& 第一，光纤模拟通信系统。电信信号通过放大和预调制基带信号在放射端进行处理，通过调解和放大等处理在接收端将正常信号释放出来；第二，光纤数字通信系统，通过取样、放大、数字量化基带信号在发射端对电信号进行处理，在接收端逆过程处理；第三，光纤数据通信系统。电信号通过放大基带信号在发射端被处理过后，到达接收端再进行逆处理过程。光纤数字通信系统比较光纤数据通信系统而言多了码型变换过程。
&&&&&&& 3、光纤通信技术工作原理
&&&&&&& 分析光纤通信技术工作原理可以以数字光纤通信电路为依据，发送端接收到传送的模拟信号后通过电端机转变为电信号，同时通过取样、放大和量化基带信号进行处理，在将信息调制到激光器发出的激光束上，光的强度直接受到电信号频率的影响。光束通过光纤发出去后，通过检测器在接收端将光信号转化为电信号，原传输模拟信息得到恢复。
&&&&&&& 二、光纤通信技术的应用
&&&&&&& 光纤通信技术是光纤通信技术的进步，能够促进光纤通信质量和效率的提升，降低光纤通信过程中能量的损耗，实现光纤通信应用范围的不断延伸。光纤通信技术有以下两种。
&&&&&&& 光纤接入技术即光纤到路边（FTTC）和光纤到户（FTTH）的宽带网络接入技术。光纤接入技术所带来的影响更为深刻，主要原因在于光纤接入技术的影响要更加广泛。随着光纤通信的应用和普及，光纤通信已经成为电信通信技术的重要替代，满足了现代 信息的传输需求。目前光纤通信技术依然以双绞线铜线为主，原始落后的模拟系统导致光纤通信技术的发展受到一定的阻碍，使光纤通信发展陷入瓶颈。利用光接入网，是提升光纤通信水平的关键。光纤接入技术作为目前最为主要的研究方向，光纤接入技术最为重要的意义和价值在于，光纤接入技术能够最大化地应用于企业和家庭当中，满足人民群众对信息通信质量和效率 的需求。光纤到户（FTTH）提供全光的接入，在充分利用光纤宽带特性的情况下，用户能够获得更为良好的光纤通信体验，能够不 受限制地进行信息接收，以充分满足自身的宽带接入需求。
&&&&&&& 目前为止，全国大部分城市建立了实验FTTH网络，该网络覆盖了企业、居民、网吧等区域，获得了较为显著的效果，成为最具发展前景的光纤通信技术。波分复用技术（WDM），即充分利用单模光纤低损耗区来最大化地获取宽带资源。在光纤通信过程当中，由于光波频率的不同，光纤低损耗窗口能够划分为多个通道，在波分复用器的作用之下，能够将不同规定波长的信号光载波合起来，依靠一根光纤实现信号的传输，以减低信号传输中的损耗，提升光纤通信质量。当信号抵达之后，利用波分复用器对光波不同信号的光载波进行区分，以达到信号传输的最终目的。波分复用技术作为一种尖端光纤通信技术，波分复用技术能够在很大程度上提升光纤传输系统的整体承载量，因此受到广泛的关注和青睐。对于信息传输来说，传输过程中的损耗问题尤为受到关注和重视。传统的电信通信技术下，信号以电的形式发出，在媒介当中会造成大量损耗，不但造成资源上的浪费，也导致信息质量的下降。波分复用技术的出现，不但对电信通信技术进行了有效替代，更解决了部分光纤通信技术所面临的难题。目前，密集波分复用技术是在波分复用技术的基础上所研发出来的新技术，使光纤传输容量进一步的增加。密集波分复用技术已经成为光纤通信的核心技术，将光纤通信距离和传输容量提升到了全新的高度。
&&&&&&& 三、光纤通信技术的发展方向
&&&&&&& 1、提升传输速度、扩大传输容量、增长传输距离，减少中继站数量
&&&&&&& 光纤通信技术相对于电缆通信技术来说，信号的传输距离、容量和速度都有了很大的提升，但是未来的发展方向上，光纤通信技术还是围绕这一方面开展，继续在传输上实现耿长距离、更大容量和更快速度，并且实现跨越、跨海的与世界各国的信息传输。
&&&&&&& 2、全光网络
&&&&&&& 全光网络是通信技术发展的最高阶段，也是通信网络未来发展最为重要的目标；当下全世界各国已经围绕全光网络作为一个重要课题对光纤通信技术展开研究。虽然研究还处在初级阶段，但是人类的研制和探究永不停止，相信在不久的将来，全光网络这一目标很快就会成为现实。
&&&&&&& 3、超高速传输
&&&&&&& 超高速传输，是未来光纤通信技术的主要研究方向。传统光纤通信数据传播过程中，信息传输效率每提升4倍，信息传输所消耗的成本则相应的下降30%-40%，在这一规律之下，光纤通信速度在发展过程中速度不断提升，20多年的时间里提升了2000倍甚至更高。在未来的发展过程中，光纤通信的速度还将会出现全新的发展速度，集成度更高，传输效率更高，以满足人们对更高的信息传输速度要求。
&&&&&&& 4、高性能光纤
&&&&&&& 高性能的光纤，能够给光纤通信技术的发展提供强有力支持，而高性能光纤的研制，将成为主要的研究领域。随着IP业务的不断上升，对光纤产品的要求也更高，传统的光纤产品已经难以适用于超距离乃至超长距离的信息传输，高性能光纤的开发成为必然趋势。因此，为了满足不同干线网和城域网的需要，已经先后开发出非零色散光纤和无水吸收峰光纤两种新型光纤产品，而在未来，高性能光纤产品也将会更加丰富，按照光纤通信领域和环境的不同，高性能光纤的作用也将会出现较大的差异。
&&&&&&& 结语
&&&&&&& 综上所述，光纤通信技术，作为重要的现代通信技术。光纤通信自身所具备的诸多优点，从性能、效率和能耗上都得到了极大的改善，而这也体现出了现代科学技术的发展高度和创新能力。在未来，光纤通信技术将会创造更多价值，对各个行业和领域带来更大影响，以适应不断提升的信息通信要求，为社会和经济的发展提供更为可靠的支持。
&&&&&&& 参考文献：
&&&&&&& [1]齐相军.浅谈当前光纤通信技术的现状与发展趋势[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2011（8）
&&&&&&& [2]李.浅谈光纤通信技术在铁路通信系统中的应用[J].科技信息，2011（2）
&&&&&&& [3]史为超.光纤通信技术应用及发展探究[J].硅谷，2010（8）
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波分复用WDM是将两种或多种不同波长的光载波信号（携带各种信息）在发送端经复用器(亦称合波器，Multiplexer)汇合在一起，并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术；在接收端，经解复用器(亦称分波器或称去复用器，Demultiplexer)将各种波长的光载波分离，然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号。这种在同一根光纤中同时传输两个或众多不同波长光信号的技术，称为波分复用。
而由于波长密度的不同，波分复用技术又分为粗波分复用CWDM和DWDM密集波分复用.今天，易飞扬通信给大家介绍的是粗波分复用CWDM技术。
什么是粗波分复用CWDM？
粗波分复用（CWDM）是一种利用光复用器将在不同光纤中传输的波长复用到一根光纤中传输的技术。CWDM系统复用波长之间间隔比较宽，因此CWDM对激光器、复用/解复用器的要求大大降低，极大地减少了扩容成本，有许多光学设备应用CWDM技术。
技术应用到物体才可以得到充分的体现，那么，粗波分复用CWDM光模块也就产生。
CWDM光模块的ITU最新标准为G.695，规定了从1271nm到1611nm之间间隔为20nm的18个波长通道，考虑到普通G.652光纤的水峰影响，一般使用16个通道。因为通道间隔大所以，合分波器件以及激光器都比DWDM器件便宜。
DWDM光模块的通道间隔根据需要有0.4nm，0.8nm，1.6nm等不同间隔，间隔较小、需要额外的波长控制器件，所以基于DWDM技术的设备较之基于CWDM技术的设备价格高。
CWDM光模块有18个波段，从1270nm 到1610nm，每个波段间间隔为20nm，CWDM光波通道间距较宽，CWDM光调制采用非冷却激光，用电子调谐，同一根纤上复用光波长数比DWDM少，&粗&与&密集&称谓的来由就在于此。
粗波分复用CWDM类型
1：CWDM GBIC光模块
GBIC是一种可热插拔输入/输出设备，插入千兆位以太网端口或插槽，完成网络连接。GBIC是也是一种收发器标准，通常与千兆以太网和光纤通道配合使用，主要应用于千兆以太网**机和路由器。从标准LH部分上进行一个简单的升级，使用有特定波长的DFB激光器，促进了CWDMGBIC光模块和DWDMGBIC光模块的发展。GBIC光模块通常用于千兆以太网光纤传输，但是在某些情况下也会被涉及，例如2.5Gbps左右的光纤网降速，升速以及多重速率的传输应用。
2：CWDM SFP+光模块
CWDM SFP+光模块通过外接波分复用器，将不同波长的光信号复合在一起，通过一根光纤进行传输，从而节约光纤资源。同时，接收端需要使用波分解复用器对复光信号进行分解。CWDMSFP+光模块分为18个波段，从1270nm~1610nm，每两个波段之间相隔20nm。
3：CWDM XFP光模块
CWDMXFP光模块和CWDMSFP+光模块主要区别在于外观，CWDMXFP光模块比CWDMSFP+光模块要大一些，CWDMXFP光模块遵从的协议是XFPMSA协议，而CWDMSFP+光模块遵从的是IEEE802.3ae、SFF-8431、SFF-8432协议。
4：CWDM SFP光模块
CWDM SFP光模块是一种结合了CWDM技术的光模块。与传统的SFP类似，CWDMSFP光模块是一种插入到**机或路由器SFP端口的热插拔输入/输出设备，并且通过这个端口与光纤网络连接。它是一种经济且高效的网络连接解决方案，广泛用于校园、数据中心以及城域网中的千兆以太网和光纤通道（FC）等网络应用。
CWDM光模块与普通双纤模块有什么区别？
CWDM和普通双纤模块的区别在工作模式的不同：
普通光模块属于光电转换器件，属于有源光模块，每个模块有一收一发两个口，发射口里面是个激光器。
CWDM属于光光转换器件，属于无源模块，本身不发射激光，一般使用光平面波导（PLC）技术，只是将一束光分成数束光。
CWDM光模块采用CWDM 技术，可以通过外接波分复用器，将不同波长的光信号复合在一起，通过一根光纤进行传输，从而节约光纤资源。同时，接收端需要使用波分解复用器对复光信号进行分解。
CWDM光模块应用在哪些领域？
CWDM光模块广泛应用于CATV（有线电视）、FTTH（光纤到户）、1G和2G光纤通道、百兆和千兆以太网、同步光纤网SONET OC-3（155Mbps）、OC-12（622Mbps）和O***8（2.488Gbps）、安防和保护系统等领域。
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光通信双频波分复用（WDM）原理--数据的光通信
、熟悉WDM器件的使用
、掌握WDM器件的插入损耗及串扰的测试
掌握经过同一光纤信道的多机通信
）通信的基本原理
所示。具有不同波长、各自载有信息信号的若干个载波经由CH1、CH2、&&.CHnCHCHn&BNB2NB
）干涉滤光片型波分复用器&& 由薄膜光学原理得知，具有高折射率nH、低折射率nL的两种材料交替组成的膜系呈现出滤光效应，如图2所示。在&0处吸收最小，即透过率最大，因此起到了滤光作用。不过，比较来说，由于&D&难以作到很窄，故复用的路数是有限的，而且要求被分割的两路波长之间不能靠的太近，以防止串扰。这些都属于干涉滤光片型波分复用器的缺点。
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
干涉滤波WDM原理
光栅型波分复用器&& 光栅是一种等间隔分割光波波面的光学装置，它具有明显的角色散作用，因此可以用来做分光和合光器件，如下图所示，光源S发出的光通过光栅G，在其后焦面的P点上得到光强可以写成如下形式：
其中u,v是与光栅常数（a,b）有关的系数，显然，当V=kл时可获得最大光强，或者说，在满足下列方程（即光栅方程）的方向（&角）上，会出现亮线：
），如果再考虑高级次有足够的能量，因此使用闪烁型光栅最为适宜，如图3所示，目前使用或研制的光栅型复用器几乎均采用此类型光栅。与滤光片型比较，光栅型复用器的最大优点是：分路（合路）的路数多；缺点是：插入损耗大，制作工艺相对复杂些。
&光栅型波分复用器
棱镜型波分复用器和光栅一样，棱镜也是一种熟知的角色散器件，因此也具有显著的分光作用，棱镜的角色散为
是折射率，a是棱镜的折射角，（dn/d&）是色散率，由此可见，为了实现较多路数的分波和合波，即要求较大的角色散，则应选择大的折射角和高色散率的棱镜。
）光纤耦合型波分复用器&& 上述几种复用器件虽各有优点，但他们有一个共同的缺点，即插入损耗比较大。光纤耦合型波分复用器的插入损耗可以做的非常低，因此很有竞争力。其工作原理是，将若干条光纤拉成锥型并熔融一起，或者采用去除包层研磨、抛光、粘接的方法，促使光纤中的光场间发生耦合，从而达到分波和合波的目的。本实验系统所使用的WDM既为此种原理，原理图如下所示。&
光纤耦合型波分复用器
WDM器件与实验板的连接&&&
器件如图5所示和实验板连接。接上电话机，打开电源。弹起自锁开关PA401，切换到数字传输。把各个跳线跳到数字传输。
实验装置图
测试WDM器件的步骤
选择数字传输方式。测1310nm的插入损耗：先把耦合器从系统中分离出来，直接使用光纤跳线测量1310nm光源的输出功率P1，然后把1310nm对应的光纤臂接到1310nm光源，然后测另一耦合器的1310nm输出端输出功率为P2。耦合器的插入损耗即为：
改变LD输出功率，并记录每次实验的数据填入下表，并求平均的插入损耗。
、测试WDM器件的重要指标的方法。
、测试WDM器件的插入损耗的实验步骤。
、耦合器插入损耗记录表