有源DWDM系统中的掺铒光纤放大器(EDFA)和色散补偿器(DCM)

密集波分复用(DWDM)系统是现代长途骨干网和城域网中的重要组成部分,在长距离传输应用中,光纤衰减和色散是影响光信号传输的主要因素,

密集波分复用(DWDM)系统是现代长途骨干网和城域网中的重要组成部分,在长距离传输应用中,光纤衰减和色散是影响光信号传输的主要因素,因此掺铒光纤放大器(EDFA)和色散补偿器(DCM)等有源设备常用在密集波分复用(DWDM)系统中来保证光纤的传输质量。

光纤衰减&色散

光信号在传输过程中会受到多种因素的影响,包括光纤的种类、具体的应用等,其中,光纤衰减和色散是直接影响光信号传输质量的重要因素。

光纤衰减是指光信号在光纤中传输时,其功率随着传输距离的增加以指数形式衰减的过程。造成光纤衰减的主要因素有:本征、弯曲、挤压、杂质、不均匀、对接等。本征是光纤的固有损耗,包括瑞利散射、固有吸收等;弯曲是光纤弯曲时部分光会因散射而造成损耗;挤压是光纤受到挤压产生微弯造成的损耗;杂质是光纤内杂质吸收和散射光信号造成的损耗;不均匀是光纤材料的折射率不均匀造成的损耗;对接是光纤对接时产生的损耗。在DWDM系统中,光纤衰减在很大程度上决定了系统的传输距离。

光纤衰减

光纤中传送的光信号是由不同的频率成分和不同的模式成分组成的,它们有不同的传播速度,这些将会引起脉冲波形的形状发生变化,这便是色散,光纤色散一般包括模式色散、材料色散和波导色散。模式色散是指多模传输时,光纤各模式在同一波长下,因传输常数的切线分量不同,群速不同所引起的色散;材料色散是由光纤材料的自身特性造成;波导色散是由光纤中的光波导引起的。对于多模光纤,总色散等于三者相加;对于单模光纤,因只有一个传输模式,其总色散为材料色散和波导色散之和。

光纤色散

有源DWDM系统中的掺铒光纤放大器(EDFA)和色散补偿器(DCM)

如上所述,光纤衰减和色散对DWDM系统的性能具有重大影响,为了最大化降低这些影响,人们常使用掺铒光纤放大器(EDFA)和色散补偿器(DCM)来补偿光纤损耗和色散。

掺铒光纤放大器(EDFA)是直接对光纤通信系统中的光信号进行放大的光器件,具有高增益、宽带宽、低噪声、高饱和输出功率等优点,但是,在DWDM系统中,掺铒光纤放大器(EDFA)的波长增益特性不平坦,会造成系统各光信道功率(光信噪比)严重不等,偏离增益峰的信道将发生检测错误,导致系统性能受到严重影响。因此,在长距离DWDM网络中,掺铒光纤放大器(EDFA)通常按一定的间隔距离安装在光纤线路中,在某一区域内,掺铒光纤放大器(EDFA)的使用数量通常要受到光纤类型、信道数量、数据传输距离和允许的光信噪比值等因素的限制。

掺铒光纤放大器(EDFA)的广泛应用在很大程度上解决了高速光纤通信系统的传输损耗问题,但是光纤色散也是制约光纤传输系统中继距离和通信容量的主要因素之一,因此,DWDM网络还要用到色散补偿器(DCM),色散补偿器(DCM)主要用来补偿光纤线路中的材料色散和波导色散。需要注意的是,DWDM网络中的色散补偿器(DCM)也会给光纤线路造成一定的光纤衰减,必须和掺铒光纤放大器(EDFA)配合使用。

有源DWDM系统

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