高速光纤通信系统复用器件的探讨

黄俊威

摘 要：主要对高速光纤通信系统中的复用器件展开了探讨，详细阐述了分复用和正交频分复用等技术，并对所使用的复用器件作了系统分析研究，以期能为相关单位的需要提供有益的参考和借鉴。

关键词：高速光纤通信系统；复用技术；复用器件；WDM

中图分类号：TN929.1 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.05.016

所谓“复用技术”，是指一种在传输路径上综合多路信道，并恢复原机制或解除终端各信道复用技术的过程。随着光纤通信系统的广泛普及，在高速光纤通信系统中应用复用技术，可提高单根光纤的总通信数据容量，对光纤系统的发展有着重要的意义。因此，本文就高速光纤通信系统中的复用器件进行了探讨。

1 波分复用技术（WDM）

波分复用技术的本质是频分复用（FDM），它可将不同波长的光通过光器件输送到1根光纤中传输，在不改变一路一波长基本传输速率的情况下，采用光纤传输多路信号，从而提高传输数据总量。历史上最早出现的粗波分复用技术（CWDM），即波长间隔>1.6 nm的复用技术，由于其波长间隔相对较大，所以对光收发器件的要求较低。目前，最新的复用技术为密集波分复用技术（DWDM），其波长间隔<0.8 nm，甚至<0.4 nm。波分复用技术使用的器件主要为光收发器件、波分复用/解复用器和光插/分复用器。

1.1 波分复用的网络结构

从图1中可以看出，单个WDM网络基本上包括光发射接收器件、波分复用、解波分复用器和光纤。

1.2 光发射接收器件

WDM光源一般采用半导体激光器，由于波分复用技术具有特殊性，要求光源工作波的范围大、稳定性高，光谱线宽窄、波长在宽波段范围内可调、频率啁啾低和多波长等间隔集成。

光源按波长可分为固定波长激光器和可调波长激光器。固定波长激光器多采用多量子阱（MQW）分布反馈激光器（DFB-LD），这种激光器在较大温度范围和高速率的情况下，可保持动态单模特性，同时，还可确保低阈值特性和较高的边模抑制比（SMSR）。

固定波长激光器为波分复用网络中的光源，波长不可改变，且需要多个不同波长的激光器，这样不仅会使生产工艺的难度增大，还会使成本增加。如果具有一种可在一定波长范围内调谐的激光器，则可以采用一种结构实现波分复用中光源的各种波长。可调激光器的分类较多，一般有外腔式、多电极式、电调谐和热调谐等。

WDM对光接收器件的要求为波长响应范围大、波长可选择和串扰小等。除可采用普通的光电二极管（PIN-PD和APD）作为探测器外，还可采用谐振腔增强型（RCE）光电二极管。

1.3 光波分复用器

波分复用器将多个波长的光信号耦合至1根光纤中传输，并利用接收端的解波分复用器将各个波长耦合至不同的光纤中，从而实现光信号的分离。光波分复用器也称为合波器，常用结构为阵列波导光栅（AWG）。此外，还有熔融拉锥型、介质膜型和平面型。

2 光正交频分复用技术（O-OFDM）

OFDM应用在射频通信中，其理论在1966年提出，直至2005年才在光纤通信OFDM系统中实现。由此可见，OFDM理论具有很大的发展潜力。图2为光纤通信中OFDM系统与WDM中信号的对比图，从中图2可以看出，该理论的基本思路为将不同频率的信号调制到一起传输，同时，将高速数据信号分成多路低速数据信号，并调制到同一组子载波上传输。

OFDM的基本结构如图3所示。OFDM包含有3大部分，即OOFDM（光OFDM）发送端、传输媒介（光纤）和OOFDM接收端。其中，X为频域；x为输入端的时域；Y表示接收端的频域；y为时域。OFDM系统可变换发射端IFFT，并加载到2个正交信号合波后通过光纤传输；接收端分离出这2路信号后，通过FFT变换到频域接收数据。在信号传输中，OFDM通过加入循环前缀CP（Cyclic Prefix）到保护间隔提高系统性能，可抑制ICI和ISI等现象。这是OFDM的优势所在，但光OFDM系统也有缺点，加入CP冗余信号后降低了运行速度，同时，PAPR峰均比较高，进而造成系统整体功率变大。

3 结束语

综上所述，随着关键技术和光电元器件技术的发展，光纤通信技术获得了飞速发展，而复用技术的应用也有效促进了光纤通信技术的发展。

参考文献

[1]冯卫，邵忆群，罗玉娟，等.光纤通信系统中波分复用技术的应用[J].电子技术与软件工程，2013（19）.

[2]林衡.浅析光纤通信系统中波分复用技术的应用[J].黑龙江科技信息，2014（13）.

〔编辑：张思楠〕

Abstract： The high-speed optical fiber communication system multiplexer pieces started to explore， elaborated division multiplexing and orthogonal frequency division multiplexing technology， and the pieces were used multiplexer systems analysis， in order to be able to relevant units required to provide a useful reference and reference.

Key words： high-speed optical fiber communication system； multiplexing technology； multiplexer pieces； WDM