12004-9-21
DWDM
复 用 器
22004-9-21
内容回顾
? 全光网络的四大功能：
1.能够超高速、大容量载入和传递信息比特。
Tbit/s级信息比特将成为发展光网络的起点。
—— 波分复用 /解复用器
2.光子网络能够提供用户信息上 /下话路与灵
活的插 /分复用。
—— OADM
32004-9-21
内容回顾
3.能够提供信息的快速交换与共享。
—— OXC
4.具有高效经济的路由选择。
—— W-C
42004-9-21
内容回顾
? 几个概念：
1.波分复用, WDM
Wavelength Division Multiplexing
按照一定的波长间隔，把若干路经
过调制的光信号通过合波器（或波分复
用器）合并在一起，由一根光纤传输。
52004-9-21
内容回顾
2.粗波分复用,Coarse WDM
根据各路波长之间的间隔，把间隔为
200GHz（ 1.6nm)以上的复用称为 CWDM。
用户接入系统常用之。
3.密集波分复用：
把波长间隔为 200GHz（ 1.6nm）以下
的称为 DWDM。长途骨干网城域网常用之
62004-9-21
DWDM工作原理
DWDM光纤传输系统
O
M
U
X
O
D
M
U
X
OA
光发送
光发送
光发送
λ １ λ
２
λ
Ν
λ １,λ ２ …… λ Ν
光接收
光接收
光接收
λ １
λ ２
λ Ν
后置放
大 前置放 大
DWDM工作原理
? 简单描述：
（ 1） 几个不同波长的光发射机发出的光信号分别
送到各自的光调制器；
（ 2）被调制后的光信号经波分复用器复用后送人
单模光纤传输；
（ 3）传输一段距离（大约 40km）后，由光放大器
对信号放大、重新整形 等 处理后继续传输。
（ 4）长途干线沿途各节点设有 OADM和 OXC用以
完成与其它中心局的信号交换。
（ 5）信号传到终端后通过解复用器将信号分开并
送人相应的光接收机。
82004-9-21
DWDM优越性
92004-9-21
内 容 提 要
1,系统介绍
2,DWDM的复用器
102004-9-21
图 1 双纤单向 DWDM传输
光发射机
…
光发射机
复用器 光纤放大器 解复用器
光接收机
光接收机
…
1
n
?
1
?
n
?
1
… ?
n
1
n
光接收机
…
光接收机
解复用器 光纤放大器 复用器
光发射机
光发射机
…
1′
n ′
?
1
… ?
n
?
1
?
n
1′
n ′
112004-9-21
光发射机
…
光发射机
光接收机
光接收机
…
1
n
?
1
?
n
?
1
… ?
n
1
n
光接收机
…
光接收机
复用/ 解复用器
光纤
放大器
光发射机
光发射机
…
1 ′
n ′
?
n ＋ 1
… ?
2 n
1 ′
n ′
复用/ 解复用器
?
n ＋ 1
?
2 n
图 2 单纤双向 DWDM传输
单向与双向 DWDM
? 作业
? 1.比较 单向与双向 DWDM的优缺点。
DWDM的关键技术
? 2.试述 DWDM的关键技术
? 要求：不能抄书，要搜集资料充实之。
DWDM工作原理
? 3.DWDM优越性及其工作原理的简单描述。
? 国庆节后的第一次课交作业。
逾期不收
152004-9-21
支撑 DWDM的器件
162004-9-21
DWDM复用器
波分复用系统的核心部件是 波分复用器件 。
? 波分复用器件可以有很多种方法来制造，
常用的是：
1.干涉膜滤光 型光波分复用器；
2.衍射光栅 型光波分复用器。
尤其是阵列波导光栅（ AWG）具有双
向对称功能，复用通道不受限制。
172004-9-21
干涉膜滤光型
波分复用器
182004-9-21
物 理 光 学
单层膜 的相关知识
? 在一片玻璃（薄膜光学中称为 基片 ）的光
滑表面上涂镀一层折射率和厚度都很均匀
的透明介质薄膜。
? 则当光束入射到薄膜上时，将在薄膜
内产生多次反射，并且从薄膜的两表面有
一系列互相平行的光束射出，并产生干涉。
192004-9-21
物 理 光 学
单层膜 的相关知识
202004-9-21
物 理 光 学
半波长膜 的相关知识
nh
R
0
0.50.10
0.20
0.30
0.40
212004-9-21
SiO2
多
层
介
质
膜
LH
H
H
H
L
L
L
222004-9-21
自聚焦透镜（ Selfoc Lens）
1个周期（ 节距 ）
（ Pitch ）
折
射
率
分
布
232004-9-21
?节距棒透镜 —— 作为准直光束元件
242004-9-21
?节距棒透镜 —— 作为聚焦光束元件
252004-9-21
光纤
P/4 自聚焦透镜
P/4 自聚焦透镜
光纤
262004-9-21
单模光纤准直器结构
80
光纤
P/4 自聚焦透镜 P/4 自聚焦透镜
光纤
单模光纤准直器的应用
282004-9-21
密集波分复用器 DWDM
一、干涉滤光膜型波分复用器
输入光纤
?1 ?4?3?2
?0 (监管信道 )
干涉滤光膜
292004-9-21
?1— ?16
?1— ?15
?16
干涉滤光膜型 DWDM的一种工艺方案
?1— ?14
?15
302004-9-21
光栅型波分复用器
312004-9-21
物 理 光 学
光栅 的相关知识
? 直入射光栅方程：
.,, )2,1,0k(md s i n ???? ??
其中,d为光栅常数；
m为衍射级数
对于给定间距 d的光栅，当用多色光照明时，
不同波长的同一级亮线（除零级外），均不重合。
322004-9-21
(a) 透射光栅； (b) 反射光栅
光栅平面 影像平面
?2
?1
?d1 ?d2
?i
?1＋ ?2
光栅平面影像平面
?2
?1
?d1?d2
?i
?1＋ ?2
(a) (b)
332004-9-21
光栅方程为,
? ? ??? ma di ?? s i ns i n
(1)
其中 m为整数, 当 a和 θi一定时, 不同的 θd对
应不同的波长 λ。
也就是说：像面上的不同点对应不同的波长,
于是可用作 WDM中的解复用器 。
342004-9-21
0-4 -3 -2 -1 1 2 3 4
1?
0-4 -3 -2 -1 1 2 3 4
2?
0-4 -3 -2 -1 1 2 3 4
21??
352004-9-21
二、光栅型波分复用器
输入光
?1
?4?3
?2
1,体光栅型
362004-9-21
随堂小测验
★ 自聚焦透镜的特性及其用途
372004-9-21
2,光纤光栅型
布拉格光栅?
1— ?16 ?1— ?15
?16
?
382004-9-21
?16 ?16
?1— ?15,?16 ?1— ?15,?16FBG
环形器
光纤光栅的应用
392004-9-21
三、阵列波导光栅型波分复用器 (AWG)
光波分复用器
DEM
?1
?2
?3
?4
MUX
?1
?2
?3
?4
DWDM
复 用 器
22004-9-21
内容回顾
? 全光网络的四大功能：
1.能够超高速、大容量载入和传递信息比特。
Tbit/s级信息比特将成为发展光网络的起点。
—— 波分复用 /解复用器
2.光子网络能够提供用户信息上 /下话路与灵
活的插 /分复用。
—— OADM
32004-9-21
内容回顾
3.能够提供信息的快速交换与共享。
—— OXC
4.具有高效经济的路由选择。
—— W-C
42004-9-21
内容回顾
? 几个概念：
1.波分复用, WDM
Wavelength Division Multiplexing
按照一定的波长间隔，把若干路经
过调制的光信号通过合波器（或波分复
用器）合并在一起，由一根光纤传输。
52004-9-21
内容回顾
2.粗波分复用,Coarse WDM
根据各路波长之间的间隔，把间隔为
200GHz（ 1.6nm)以上的复用称为 CWDM。
用户接入系统常用之。
3.密集波分复用：
把波长间隔为 200GHz（ 1.6nm）以下
的称为 DWDM。长途骨干网城域网常用之
62004-9-21
DWDM工作原理
DWDM光纤传输系统
O
M
U
X
O
D
M
U
X
OA
光发送
光发送
光发送
λ １ λ
２
λ
Ν
λ １,λ ２ …… λ Ν
光接收
光接收
光接收
λ １
λ ２
λ Ν
后置放
大 前置放 大
DWDM工作原理
? 简单描述：
（ 1） 几个不同波长的光发射机发出的光信号分别
送到各自的光调制器；
（ 2）被调制后的光信号经波分复用器复用后送人
单模光纤传输；
（ 3）传输一段距离（大约 40km）后，由光放大器
对信号放大、重新整形 等 处理后继续传输。
（ 4）长途干线沿途各节点设有 OADM和 OXC用以
完成与其它中心局的信号交换。
（ 5）信号传到终端后通过解复用器将信号分开并
送人相应的光接收机。
82004-9-21
DWDM优越性
92004-9-21
内 容 提 要
1,系统介绍
2,DWDM的复用器
102004-9-21
图 1 双纤单向 DWDM传输
光发射机
…
光发射机
复用器 光纤放大器 解复用器
光接收机
光接收机
…
1
n
?
1
?
n
?
1
… ?
n
1
n
光接收机
…
光接收机
解复用器 光纤放大器 复用器
光发射机
光发射机
…
1′
n ′
?
1
… ?
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1
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1′
n ′
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光发射机
…
光发射机
光接收机
光接收机
…
1
n
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1
?
n
?
1
… ?
n
1
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光接收机
…
光接收机
复用/ 解复用器
光纤
放大器
光发射机
光发射机
…
1 ′
n ′
?
n ＋ 1
… ?
2 n
1 ′
n ′
复用/ 解复用器
?
n ＋ 1
?
2 n
图 2 单纤双向 DWDM传输
单向与双向 DWDM
? 作业
? 1.比较 单向与双向 DWDM的优缺点。
DWDM的关键技术
? 2.试述 DWDM的关键技术
? 要求：不能抄书，要搜集资料充实之。
DWDM工作原理
? 3.DWDM优越性及其工作原理的简单描述。
? 国庆节后的第一次课交作业。
逾期不收
152004-9-21
支撑 DWDM的器件
162004-9-21
DWDM复用器
波分复用系统的核心部件是 波分复用器件 。
? 波分复用器件可以有很多种方法来制造，
常用的是：
1.干涉膜滤光 型光波分复用器；
2.衍射光栅 型光波分复用器。
尤其是阵列波导光栅（ AWG）具有双
向对称功能，复用通道不受限制。
172004-9-21
干涉膜滤光型
波分复用器
182004-9-21
物 理 光 学
单层膜 的相关知识
? 在一片玻璃（薄膜光学中称为 基片 ）的光
滑表面上涂镀一层折射率和厚度都很均匀
的透明介质薄膜。
? 则当光束入射到薄膜上时，将在薄膜
内产生多次反射，并且从薄膜的两表面有
一系列互相平行的光束射出，并产生干涉。
192004-9-21
物 理 光 学
单层膜 的相关知识
202004-9-21
物 理 光 学
半波长膜 的相关知识
nh
R
0
0.50.10
0.20
0.30
0.40
212004-9-21
SiO2
多
层
介
质
膜
LH
H
H
H
L
L
L
222004-9-21
自聚焦透镜（ Selfoc Lens）
1个周期（ 节距 ）
（ Pitch ）
折
射
率
分
布
232004-9-21
?节距棒透镜 —— 作为准直光束元件
242004-9-21
?节距棒透镜 —— 作为聚焦光束元件
252004-9-21
光纤
P/4 自聚焦透镜
P/4 自聚焦透镜
光纤
262004-9-21
单模光纤准直器结构
80
光纤
P/4 自聚焦透镜 P/4 自聚焦透镜
光纤
单模光纤准直器的应用
282004-9-21
密集波分复用器 DWDM
一、干涉滤光膜型波分复用器
输入光纤
?1 ?4?3?2
?0 (监管信道 )
干涉滤光膜
292004-9-21
?1— ?16
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?16
干涉滤光膜型 DWDM的一种工艺方案
?1— ?14
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302004-9-21
光栅型波分复用器
312004-9-21
物 理 光 学
光栅 的相关知识
? 直入射光栅方程：
.,, )2,1,0k(md s i n ???? ??
其中,d为光栅常数；
m为衍射级数
对于给定间距 d的光栅，当用多色光照明时，
不同波长的同一级亮线（除零级外），均不重合。
322004-9-21
(a) 透射光栅； (b) 反射光栅
光栅平面 影像平面
?2
?1
?d1 ?d2
?i
?1＋ ?2
光栅平面影像平面
?2
?1
?d1?d2
?i
?1＋ ?2
(a) (b)
332004-9-21
光栅方程为,
? ? ??? ma di ?? s i ns i n
(1)
其中 m为整数, 当 a和 θi一定时, 不同的 θd对
应不同的波长 λ。
也就是说：像面上的不同点对应不同的波长,
于是可用作 WDM中的解复用器 。
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0-4 -3 -2 -1 1 2 3 4
1?
0-4 -3 -2 -1 1 2 3 4
2?
0-4 -3 -2 -1 1 2 3 4
21??
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二、光栅型波分复用器
输入光
?1
?4?3
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1,体光栅型
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随堂小测验
★ 自聚焦透镜的特性及其用途
372004-9-21
2,光纤光栅型
布拉格光栅?
1— ?16 ?1— ?15
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?16 ?16
?1— ?15,?16 ?1— ?15,?16FBG
环形器
光纤光栅的应用
392004-9-21
三、阵列波导光栅型波分复用器 (AWG)
光波分复用器
DEM
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MUX
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