CWDM系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)——睿海光電
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發(fā)布日期： 2020.05.22
（1）傳輸介質(zhì)。
由于CWDM在1260～1 625 nm的范圍內(nèi)采用了等間隔的波長信道，因此，推薦的傳輸介質(zhì)是無水峰的ITU－T的G.652C光纖。但是對于波長數(shù)量較少的情況，可以避開水峰，采用普通G.652光纖即可。
色散位移G.653光纖由于四波混頻等非線性效應(yīng)的影響，對于C波段的DWDM系統(tǒng)不適用。四波混頻效應(yīng)是影響C波段DWDM傳輸系統(tǒng)性能的主要因素，它主要與光功率密度、信道間隔和光纖的色散等 因素密切相關(guān)。光功率密度越大，信道間隔越小，光纖的非線性效應(yīng)就越嚴(yán)重。
DWDM通過增加光纖的有效傳光面 積，以減小光功率密度；在工作波段保留一定量的色散，減小光纖的色散斜率，增加波長間隔等方法來減小四波 混頻等非線性效應(yīng)。但是對于CWDM系統(tǒng)，波長間隔超過20nm，并且傳輸距離相對較短，四波混頻造成的信道串?dāng)_ 影響要小得多。因此G.653光纖也是CWDM系統(tǒng)的可選傳輸介質(zhì)。
（2）光源。
直接調(diào)制的無制冷分布反饋（Distributed
Feedback Bragg，DFB）激光器，輸出功率達(dá)到1mW，直接 調(diào)制速率可以達(dá)到2.5 Gb/s，在G.652光纖上傳輸距離能夠超過80 km，是比較理想的CWDM光源。光源的線寬和波長信道間隔直接決定了CWDM和DWDM所采用的激光器的不同。
波長信道間隔決定了光源容許的由于制作工藝、溫度 特性及調(diào)制電流等造成的中心波長漂移范圍。
在DWDM系統(tǒng)中，由于工作波長較為密集，一般波長間隔只有幾個(gè)納米到零點(diǎn)幾個(gè)納米，因此要求用于系統(tǒng)使用的激光器波長必須精確，并具有良好的穩(wěn)定性，要有與之相配套的波長檢測與穩(wěn)定技術(shù)。
ITU－T的G.694.2建議CWDM光濾波器的保護(hù)帶寬等于信道間隔的三分之一，因此對20.0nm間隔的信道，可用光濾波器的帶寬不能超過13 nm，因此CWDM光源的中心波長漂移不超過6.5 nm即可。
其溫度特性較DWDM方案的要求也相 對降低，在0～70℃范圍內(nèi)，波長漂移可以達(dá)到±4.2 nm。
同DWDM技術(shù)采用的DFB光源相比，CWDM采用的無制冷DFB光源具有更大的優(yōu)勢，其封裝體積小，可以達(dá)到0.5
cm ×0.5 cm×0.1 cm，單個(gè)封裝好的激光器功耗為0.25W，電光轉(zhuǎn)換效率達(dá)到0.4％。而DWDM的光源由于要求的波長漂移小，必須進(jìn)行制冷，因此其體積和功耗相對較大，經(jīng)過封裝后的體積是沒有制冷的DFB激光器的8倍，功耗達(dá) 到5 W，電光轉(zhuǎn)換效率只有0.02％。
因此，CWDM的激光器成本只有DWDM所采用的激光器成本的四分之一到五分之一 。
（3）接收器。
同DWDM光傳輸系統(tǒng)相比，在CWDM方案中，光電探測器的響應(yīng)帶寬要相對寬一些，要求能夠覆蓋整個(gè)的ITU
CWDM方案的波長范圍，由光電探測器前的光濾波器實(shí)現(xiàn)信道間的區(qū)分。
寬帶的PIN和APD 均可以作為光電探測器，PIN的價(jià)格低一些，APD則可以提供9～10 dB的增益。在接收器中對電路也要采用寬帶跨阻放大器（Trans Impedance Amplifiers，TIA），以提高靈敏度。
（4）CWDM光復(fù)用/解復(fù)用器和光分插復(fù)用（OADM）。
光復(fù)用器和解復(fù)用器都是WDM系統(tǒng)的重要組成部分，一般為無源器件。
光復(fù)用器用于在傳輸系統(tǒng)的發(fā)送端，是一 種具有多個(gè)輸入端口和一個(gè)輸出端口的器件。每一個(gè)輸入端輸入一個(gè)預(yù)選波長的光信號，輸入的不同 波長的光波由同一個(gè)輸出端口輸出。而光解復(fù)用器的作用與光復(fù)用器正好相反，它的作用是在傳輸系統(tǒng)的接收端 將對端設(shè)各發(fā)送過來的多個(gè)波長光信道分開。用于光復(fù)用/解復(fù)用器的光濾波器器件的性能優(yōu)劣對系統(tǒng)傳輸質(zhì)量有 決定性的影響。它們的主要性能指標(biāo)是插入損耗和串?dāng)_。通常要求光濾波器的插入損耗低且單個(gè)通道的損耗偏差 小，通道內(nèi)損耗平坦，通路間的隔離度高，偏振相關(guān)性好和溫度穩(wěn)定性好。
（5）光放大和再生。
通常在短距離傳輸系統(tǒng)中，傳輸距離小于2 km，一般不需要進(jìn)行光放大。
在城域網(wǎng)范圍內(nèi)，為了擴(kuò)大傳輸距離，需要進(jìn)行光放大和再生，其原理和要求同WDM技術(shù)相似。
可以是簡單的單路幅度放大，也可以是 3R（Re－Amplifying，Re－Shaping，Re－Timing）再生，這就需要對所有的波長進(jìn)行光功率平衡，并且要求帶光放大器，如半導(dǎo)體光放大器（SOA）和拉曼光纖放大器。
SOA是采用與激光器相類似的工藝而制成的一種行波放大器。當(dāng)偏置電流低于振蕩閾值時(shí)，激光二極管就能對輸 入相干光實(shí)現(xiàn)光放大作用。
由于半導(dǎo)體放大器具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、功耗低、壽命長、易于同其他光器件和電 路集成、適合批量生產(chǎn)、成本低和可實(shí)現(xiàn)增益兼開關(guān)等特點(diǎn)，因此在全光波長變換、光交換、譜反轉(zhuǎn)、時(shí)鐘提取 和解復(fù)用中的應(yīng)用受到了廣泛的重視，特別是應(yīng)變量子阱材料的半導(dǎo)體光放大器的研制成功，更引起了人們對SOA
的廣泛研究興趣。
由于半導(dǎo)體光放大器覆蓋了1300～1600nm波段，既可用于1300nm窗口的光放大，也可用于1550nm窗口的光放大。
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