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光纤通信中的复用技术详解

【摘要】:光纤通信中的复用技术在光纤通信中占有重要地位。在光传输技术中,通常把基带比特流数据通道混合成高比特流数据通道,称为复用。波分复用适合于多模及单模系统。若在同一根光纤中传输的光载波路数不多,载波之间的间距又较大,这种光载波的复用通常称为波分复用。若光载波路数较多,波长间隔较小而密集,则称为频分复用。

光纤通信中的复用技术在光纤通信中占有重要地位。它对于资源共享、降低成本、提高可靠性以及充分利用光纤的带宽实现多功能传输有重要意义。

在光传输技术中,通常把基带比特流数据通道混合成高比特流数据通道,称为复用。而把已复用的高比特流数据拆分成原来的低速比特流,称为解复用。

1.光波波分复用 (WDM)

光波波分复用是将两种或多种不同波长的光载波信号,在发送端经复用器(也称合波器,multiplexer)汇合在一起,并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输。在接收端经分波器(解复用)将各种波长的光载波进行分离,然后由光接收机作相应的进一步处理恢复原信号。波分复用适合于多模及单模系统。

WDM技术充分利用了光纤的巨大带宽资源 (低损耗波段),使一根光纤的传输容量比单波长传输增加几倍至几十倍,从而增加光纤的传输容量,降低成本,具有很大的应用价值。由于WDM技术中使用的各波长相互独立,因而可以传输特性完全不同的信号,完成各种信号的综合和分离,包括数字信号和模拟信号,实现多媒体信号混合传输。

2.光频分复用 (FDM)

光频分复用与波分复用在本质上没有什么差别,都是利用不同的光载波传输。若在同一根光纤中传输的光载波路数不多,载波之间的间距又较大,这种光载波的复用通常称为波分复用。若光载波路数较多,波长间隔较小而密集,则称为频分复用。频分复用的通信容量可以几十倍、甚至几百倍地提高,有巨大的经济效益。

通常,在密集频分情况下不是采用光复接和分接的合波器和分波器,而是依靠调谐器件或光功率耦合器或光滤波器等。在接收端有两种不同的调谐方法可以用来实现密集频分多路分接:一种是利用相干光纤通信的外差检测方法,用本振激光器调谐;另一种是利用常规光纤通信的直接检测与调谐光纤滤波器。

3.空分复用 (SDM)

空分复用一种是利用光纤复用,即将多根光纤组合成缆;另一种在一根光纤中的光束沿空间分隔的一种多维通信方式。传像束是一种特殊的空分复用方式,它是将图像采用空分复用方式传输,使其传输速度成数量级地提高。几十万个像素的多芯传像光纤已相当成熟,其色保持特性和透光性也已相当令人满意,是空分复用的一个发展方向。

4.时分复用 (TDM)

时分多路通信技术已在电力通信中广泛应用,技术相当成熟。然而在光的时分复用中,由于电子器件对过高数字速率的限制,以及光时分复用需光的复接和分接,技术上较难实现。但近几年取得了突破性进展,利用光开关和掺饵光纤放大器,已实现200km无中继速率高达160Gbit/s的单通道通信。