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WDM通信系统中信道波长稳定的一种有效方法
〔摘要］本文提出了一种稳定WDM通信系统中信道波长的有效方法，报道了波长稳定
系统的设计原理及测试结果，测试表明，该方法是可行的。
［关键词］波分复用；波长稳定；光纤通信；分布反馈激光器
[中图分类号] TN914 [文献标识码]B[文章编号]1006－1908（1999）06－0040－03
1前言
信息社会的发展需要采用高性能、低价格的大容量、高速率传输网络。WDM技术利用
单模光纤的低损耗窗口，在一根光纤上同时传输多路波长载波，是光纤通信系统向大容
量、高速率发展的有效途径。在光WDM系统中，为了尽可能地传输更多的信道，要求光源
峰值波长的间隔尽可能小，光源工作波长的稳定性满足一定的要求，否则，不同波长信
道的波长漂移将会引起相邻信道之间的串扰，从而影响WDM系统的性能，严重时甚至会导
致系统瘫痪。因此，对WDM系统来说，对各信道光源的工作波长进行控制并稳定到系统所
能容忍的范围内是极其必要的。目前，用于构成梳状等间隔信号的主要部件中：F－P谐
振腔、扫描F－P干涉计、边带相调He－Ne激光器等，这些都需要采用昂贵的光学器件。本
文提出了一种稳定WDM通信系统中信道波长的有效方法，它避免了采用昂贵的光学器件，
测试表明，该方法是行之有效的。
2波长稳定原理及单元设计
2.1 波长稳定原理
通常，在WDM系统中，信道波长稳定的目的可以归结为三点：1）减少激光器波长的随
机波动；2）补偿激光器老化引起的波长漂移；3）把激光器工件的中心波长稳定到特定的
波长点上。光通信光源可根据不同的应用场合采用法布里一由罗激光器（FP－LD）、分布
反馈激光器（DFB－LD）以及其他发光器件。其中DFB－LD非常适用于长距离系统。对于DFB
激光器来说，其工作波长和激光器的工作电流及工作温度有着密切的关系，并具有如下近
似公式：
df／dT≈10GHZ／℃（1）
df／dl≈1GHZ／mA（2）
其中f是激光器的工作频率，T是管芯温度，I为偏置电流。由此可见，提高激光器管
芯温度和偏置电流的稳定性就可以有效抑制激光器的工作频率漂移。因此，光域中DFB激
光器波长稳定可通过电域中的精密温度控制及电流控制来实现。
2.2波长稳定系统设计
在WDM系统中，通常通信信号速率较高，考虑到光纤的色散等限制因素，目前每信道速
率大多采用2.5Gb/s，这就要求波长稳定系统具备较高实用性。由于驱动电流的控制信息来
自激光器内部的背向光电检测二极管，因而其实时性及控制精度较高。而温度稳定则不同，
它属于慢变化控制，如果仅仅依靠激光器内部的热敏电阻进行温度状态的收集，一方面将
受到半导体致冷器电能、热能转换的延迟，另一方面，还将受到热敏电阻采集内部温度时
的传感延迟，因此其实时性及控制精度相对较差。对于第一种延迟，主要由激光器内部结
构决定，我们在此不作考虑。而第二种延迟，我们巧妙地运用了光信号进行传感（在系统
启动时输出光未进入窄带带通滤波器内时运用电反馈，否则光反馈将无反馈信号并无法预
知控制方向），因而使得传感延迟大为减少，这样就保证了温度稳定的精度。
基于精密控制激光器的工作温度和驱动电流的波长稳定原理，结合系统稳定后采用光
反馈探测温度的传感机理，我们设计出了一种DFB－LD工作波长稳定系统，其中温度稳定
和电流稳定电路均采用数字化控制方式，并具备RS232通信接口，以使该电路具有与计算
机连接的自动测试功能。
3实验结果
实验中我们采用美国HP公司的光波长计对上述的波长稳定电路进行了测试。测试中我
们采用的两只DFB激光器为北京凯光公司产品，25℃时对应的中心波长分别为1553.7um和
1555.44um，通过调节窄带可调谐光带通滤波器的中心波长，在环境温度变化为士15℃的
情况下，激光器的输出中心波长山、最大波长波动△rmax、波长变化百分率△r/r。分别
为：DFB－LD№ 中心波长为
4 结论
基于精密控制DFB激光器的驱动电流和工作温度，我们提出了一种稳定DFB激光器工作
波长的方法，实现了激光器的工作波长稳定。测试表明，在环境温度变化为正负15℃时，
激光器的输出中心波长波动△rmax小于正负0.01m，能满足波分复用通信系统的性能要求，
这证明我们所提出的方法是行而有效的。
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