详述光波分复用(WDM)技术（中篇）

摘要：本文从波分复用技术的概念，波分复用技术的优点，波分复用技术目前存在的问题，dwdm技术简介，cwdm技术简介，波分复用技术在无源光网络中的应用，波分复用技术在城域网建设中的应用等方面，详细地介绍了光波分复用（wdm）技术。

关键词：wdm，dwdm，cwdm，ip over wdm

五、cwdm技术简介

1．cwdm标准制定情况

　　美国的1400nm商业利益组织正在致力于为cwdm系统制定标准。目前建议草案考虑的cwdm系统波长栅格分为三个波段。“o波段”包括四个波长: 1290、1310、1330和1350nm，“e波段”包括四个波长: 1380、1400、1420和1440nm，“s＋c+l”波段包括从1470nm到1610nm的范围，间距为20nm的八个波长。这些波长利用了光纤的全部光谱，包括在1310、1510和1550nm处的传统光源，从而增加了复用的信道数

　　20nm的信道间距允许利用廉价的不带冷却器的激光发射机和宽带光滤波器，同时，它也躲开了1270nm高损耗波长，并且使相邻波段之间保持了30nm的间隙。

　　尽管目前还没有cwdm的技术标准,在市场上已经存在一个事实上的城域网标准：ieee已经制定了万兆以太网10gbe标准。cwdm的标准将据此来制定。

　　cwdm的复用/解复用器和激光器正在逐渐形成自己的标准。相邻波长间隔根据无冷却的激光器在很宽的温度范围内工作产生的波长漂移来决定。目前被确定为20nm,其中心波长为：1491,1511,1531等一直到1611nm。而在1300nm波段,ieee以太网定义通道宽度为20nm,但是中心波长为1290,1310,1330和1359nm。在1400nm波段如何定义还不知道。目前已经成立cwdm用户组开始结束cwdm城域网标准的混乱状态。

　　虽然 cwdm目前尚没有形成统一的技术标准,不过,cwdm用户组已经成立,估计不远的将来,这种混乱的局面将结束。目前已经有设备生产厂商着手开发 cwdm的传输设备,并已经有设备投入商用化,能够支持从100mbit/s-2.5gbit/s的传输速率。

2．cwdm系统的关键技术与模块

　　（1）新型光纤技术

　　光纤具有丰富的频带资源和优异的传输性能，是通信网络理想的传输媒质。影响光信号传输距离的光纤参数主要有衰减、色散和非线性。城域网覆盖范围通常在50～80km左右，一般不需要光放大器和中继设备，光纤色散和非线性并非关键问题。

　　cwdm对传输媒质没有特殊要求，各种单模光纤和多模光纤都可以采用cwdm技术。城域内目前大量使用g.652光纤。这种光纤因残留有氢氧根离子，导致1383nm波长附近出现明显的吸收峰。e波段吸收峰引起传输损耗的典型值约为1db/km，极大影响了wdm系统的传输距离和可用波长范围。目前商用的4波、8波和16波cwdm系统通常选取1290～1610nm的波长范围，如o波段：1290nm、1310nm、1330nm、1350nm；e波段：1380nm、1400nm、1420nm、1440nm；以及s + c+l波段8个波长：1470～1610nm。

　　为了扩展光纤的可用波长范围，提高复用信道数量，许多公司纷纷推出各种新型的g.652c光纤。其中零水峰光纤（zwpf）有效消除氢氧根吸收峰的影响，提供更低的相邻信道信号衰减。对zwpf来说，损耗值以1/λ４的速度(由于瑞利散射效应减弱以及oh吸收峰的消除)逐渐减小，在1550nm附近得到最小值。这种光纤的色散系数与传统单模光纤相同，大体分布在13～19ps/nm·km。zwpf光纤提供的有效波长范围比传统单模光纤多出100nm，使cwdm信道数量增益高达33%以上。同时，g.652c光纤完全与传统单模光纤兼容，支持所有标准的系统规范。

　　目前，zwpf光纤越来越受到业界的关注。mrv公司和lunx公司推出的16波cwdm系统就采用了ofs的allwave光纤产品，传输距离可达70km。transmode公司宣称已经实现2.5gbit/s速率的全波cwdm传输系统，无中继放大情况下传输距离超过80km。

　　（2）光收发模块

　　光收发模块是光通信系统的主要部件。目前常见的光收发模块有分立的光发射模块、光接收模块和光收发一体模块三种。它们的发展趋势是小型化、低成本、低功耗、远距离、高速率和热插拔。

　　cwdm收发模块通常采用dfb激光器或垂直腔表面发射激光器（vcsel）作为光源。cwdm系统使用的dfb激光器无需集成致冷器，温度漂移系数约为0.08nm/℃。这种激光器在0到70℃温度范围内的波长热漂移约6nm左右，加上制造过程的波长容差±（2～3）nm，整体波长变化范围在12nm以内。因此，cwdm信道间隔和通道宽度足够适应无致冷dfb激光器的波长变化，激光器的工作温度范围也相对较宽。而dwdm系统采用的dfb激光器温度漂移系数为δλ／１0（nm/℃），波长容差的典型值为±0.1nm。除温度外，cwdm无致冷激光器还需要考虑的问题就是色散代价。激光器芯片的优化设计能够延长色散受限系统的传输距离。

　　vcsel是一种新型的半导体激光器。与常规边缘发射激光器的结构不同，vcsel激光器的出光窗口在芯片表面，发光束方向与芯片表面垂直，无需解调就可以进行在线测试和封装，有利于实现低成本、大规模的工业化生产。vcsel激光器具有的低功耗和高效的光纤耦合特性，能够便利地制成二维阵列，实现大规模光电集成。目前应用最为广泛的商用vcsel激光器及收发模块通常都是850nm发射波长的多模芯片，其原因是受成本、输出功率和技术成熟度等因素的限制。近年来，vcsel激光器相关技术发展迅速。随着现代高速光纤网络的发展，vcsel有望取代dfb激光器，成为光通信领域最理想、最有前途的低成本光源

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