WDM成功的支持者
1995年开始,WDM技术的发展进入了快车道,特别是基于掺铒光纤放大器EDFA的1550nm窗口密集波分复用(DWDM)系统。Lucent率先推出8×2.5Gb/s系统,Ciena推出了16×2.5Gb/s系统,试验室目前已达Tb/s速率,世界上各大设备生产厂商和运营公司都对这一技术的商用化表现出极大的兴趣,WDM系统在全球范围内有了较广泛的应用。发展迅速的主要原因在于:(1)光电器件的迅速发展,特别是EDFA的成熟和商用化,使在光放大器(1530~1565nm)区域采用WDM技术成为可能。(2)TDM10Gb/s面临着电子元器件的挑战,利用TDM方式已日益接近硅和镓砷技术的极限,TDM已没有太多的潜力可挖,并且传输设备的价格也很高。(3)已敷设G.652光纤1550nm窗口的高色散限制了TDM10Gb/s系统的传输,光纤色度色散和极化模色散的影响日益加重。人们正越来越多地把兴趣从电复用转移到光复用,即从光域上用各种复用方式来改进传输效率,提高复用速率,而WDM技术是目前能够商用化的最简单的光复用技术。
为了使光纤上WDM系统真正能够实现和推广使用,必须对几种必要的光器件精心研制,使各路信号之间在使用和传输过程中不出现互相串扰的现象,确保正常运行可靠。这些关键器件包括发送端的激光管及其外部调制器,接收端的检测滤波器,以及系统的合波器/分波器(Mux/Demux)等等。另外,WDM又需要新型光放大器,使多路光载波连同各自的信号能在同一光放大器内获得相等的增益,避免过去那样传输一定距离后每路各自经过光/电转换、放大再生和电/光转换等的繁复装置,从而且使WDM在经济成本上获得优势。
90年代初,石英光纤的纤芯掺铒,在适当波长的激光功率管抽引下,能够对波长1.55μm的光信号发生有益的放大作用,这就组成光纤放大器(EDFA),不久就有厂商制造出售,适合实际应用。掺铒光纤放大器的诞生是光纤通信领域革命性的突破,它使长距离、大容量、高速率的光纤通信成为可能,是DWDM系统及未来高速系统、全光网络不可缺少的重要器件。由于每一EDFA能够同时放大WDM的多路信号,从而使WDM的应用在设备和经济上显得更加有利。而且,WDM与EDFA结合运用,可以组成大容量、长距离的光纤传输线路。90年代后半期的实际应用表明:在通信网的主干线,每对光纤可以同时提供几百吉比特每秒和几百公里的双向传输,而研究实验已经公开报道1Tb/s容量和1000km距离的可喜成绩,并且有继续发展的迹象,似乎没有止境。
当然,这些大容量DWDM系统在目前仅限波长1550nm窗口,为了WDM的继续发展,光纤本身不能局限于常规单模光纤(SMF),必须发展特制的新型光纤。典型的一种新型单模光纤是针对1550nm波长窗口施行WDM的非零色散光纤(NZDF);另一种则是消除原来SMF在波长1380nm附近出现的吸收损耗高峰而开辟在1440nm上下很大宽度的新窗口,容许短距离线路装用WDM系统。在现阶段,WDM技术使用最活跃的波长窗口是在1550nm上下的窗口,其宽度已从30nm加大至80nm,而各路光载波保持较小的波长间隔,以致WDM的路数增加很多。明显的趋向是EDFA已发展为宽带的W-EDFA(Wideband
EDFA),而WDM则发展为密集WDM(DWDM)。这样的快速发展,除了归功于新型单模光纤外,还有每路激光管等有源光器件和多路合波器与分波器(Mux/Demux)等无源光器件的结构和性能都有不断的明显改进。为了使WDM的路数增加时不让器件设备过于繁复,有必要采用光子集成技术(PIC)。几年前,华裔专家李天培博士和他的同事们在美国研制WDM所需的PIC,曾公开发表文章报道研制结果,利用12个垂直腔面发射激光管连同各自的外部调制器,一同集成在同一芯片上,取得了初步成果。但这仅是一个例子,光子集成还有许多工作等待具体深入、细致的落实。
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