光纤通信实验六 波分复用光纤传输系统.doc

实验六 波分复用光纤传输系统（WDM）一、 实验目的1. 掌握波分复用技术及实现方法二、 实验内容1. 了解光波复用的几种技术2. 了解波分复用原理及实现方法三、 实验仪器1. 光纤实验系统 1 台2. 光纤活动连接器1个3. 示波器1台4. 波分复用器四、 实验原理光波具有很高的频率，利用光载波作为信息载体进行通信，具有巨大的可用带宽。对石英光纤，其低损耗窗口总宽度约200nm，带宽25000GHz（25THz）。但实际光波系统中由于光纤色散和电路速率的限制，其通信速率限制在10Gb/s或者更小。为了充分利用光纤的频带资源，提高光波系统的通信容量，采用了如下几种复用技术：1、光波分复用（WDM）光波分复用是将两种或多种不同波长的光载波信号（携带有各种类型的信息），在发送端经复用器（也叫合波器，multiplexer）把这些光载波信号汇合在一起，并耦合到光线路中同一根光纤中进行传输；在接收端经分波器（也叫解复用器，demultiplexer）将各种波长的光载波进行分离，然后由光接收机做相应的处理恢复原信号。这种复用方式称作波分复用。可以单向传输，也可以双向传输。图1 波分复用器连线示意图根据信道间隔的大小，光波分复用技术可分为三种，即稀疏的WDM、密集的WDM和致密的WDM，后者也叫做光频分复用（PFDM）。2、时分复用（OTDM）OTDM方式的工作原理与电时分复用方式相似，只是在光域进行复用和解复用处理，即将光信号按照一定的帧结构传输，将一帧光信号时间T划分为n个时隙，每个时隙为T/n，第1，2，n路的时隙依次排列，每个时隙只传输固定的信道。每个信道的时间位置可以通过延时器来调整。光时分复用方式的缺点是需要比复杂的光器件，而且色散影响比别的复用方式严重，这是因为OTDM信号对带宽的要求高。3、光码分复用（OCDM）光码分复用技术在原理上与电码分复用技术相似，并与之对应。OCDM系统给每个用户分配唯一的一个正交码的码字作为该用户的地址码，对要传输的数据信息用该地址码进行光编码，实现信道复用。在接收端用发送端相同的地址码进行光解码，实现用户间的通信。OCDM技术通过直接光编码和光解码，实现光信道的复用和信号交换，能较好地发挥光纤信道频带宽的潜力，同时具有动态分配带宽、网络扩展容易、多址连接和控制灵活方便、网管简单、保密性能强等优点，适合于实时性要求高、速率高的宽带通信系统。4、空分复用（SDM）空分复用是每根光纤只用于一个方向的信号传输，双向通信则需要有一对光纤，即光纤数量加倍，目前的实际光通信系统多工作于这种方式。显然，N对光纤可以增加N从的传输容量，不同系统的光波长相互独立。由于光缆都包含有多根光纤在内，因而可以认为空分复用是最早、最简单的光波复用方式。5、方向分割复用（DDM）方向分割复用是采用一对光的方向耦合器（即定向耦合器），分别配置于收发端用来分离收发两个方向的信号，从而实现一根光纤的同波长双向传输，当然不同波长就更没问题了。由于方向耦合器引起的近端串音会限制传输距离，因而方向分割复用方式只限于短距离传输。光方向分割复用（DDM）方式系统构成示意图如下： 图2 光方向分割复用(DDM)系统构成示意图其中，WDM光波系统是高速全光传输中传输容量潜力最大的一种多信道复用方案，本实验采用1310nm和1550nm的光波进行波分复用。五、 注意事项1. 在实验过程中切勿将光纤端面对着人，切勿带电进行光纤的连接。六、 实验步骤1.关闭系统电源。 2. 有三种连线方式分别代表了模拟信号和模拟信号一起传输、模拟信号和数字信号混传、数字信号和数字信号一起传输，选择其中一种： 3.在上表中的三种连线方式任选其一。按图 1连接好波分复用器。4.关闭系统电源。拆除连线，将实验仪器摆放整齐。七、 实验总结 本次实验学习了波分复用光纤传输系统（WDM），光波分复用是指将两种或多种各自携带有大量信息的不同波长的光载波信号，在发射端经复用器汇合，并将其耦合到同一根光