朱雅茗
大唐电信科技股份有限公司光通信分公司
【摘要】根据光波分复用系统的实际需要，本文重点讨论为了保证DW DM系统稳定可靠运行而提出的对波长中心频率偏差的要求，以及具体的实现方法。
关键词：DWDM 中心频率偏差
1 波分复用系统对波长中心频率偏差的要求
随着电信业务的发展，对通信容量提出越来越高的要求，解决容量危机，当前最直接最有效的方法就是采用光波分复用技术。
光波分复用技术是一种波长分割复用技术，指在同一根光纤上同时传输多个不同波长的光信号，每个波长承载一个TDM等业务信号。当光纤数量有限时，波分复用系统是有效的增大传输容量的方法之一。
在DWDM系统中，随着传输通道数的增加，通道的间隔不断减小，各通道中心频率偏差极其重要。ITU－T建议G．692规定波分复用系统的中心频率偏差，当信道间隔n大于或等于200GHz时，光源的最大中心频率偏差为小于或等于±n／5。对于信道间隔为100GHz、50 GHz时，光源的最大中心频率偏差ITU－T还尚待研究。但某些波分复用设备的生产厂家对光源的中心频率偏差却提出了以下性能指标：当信道间隔为100GHz时，允许的中心频率偏差为±10GHz左右，信道间隔减小到50GHz时，允许的中心频率偏差大概为±2．5GHz左右。
根据DWDM传输系统原理，各信道信号光谱能量必须在相应光解复用器通带之内。因此所需的中心频率偏差与光解复用器通带宽度密切相关。所需的中心频率偏差应该根据光源和光解复用器实际 制作技术及经济性综合考虑。
图1说明了中心频率偏差与光解复用器通带宽度制订依据光解复用器通带宽度通常定义为0．5dB宽度（某些器件定义为1dB宽度）。也就是说，当光源的波长在光解复用器通带内变化时，输出光功率 可能发生的变化≤0．5dB（或1dB）。
常温下实际测得的光解复用器通带宽度并不能做为系统设计的最终依据。至少还应该考虑如下因素：
1）中心频率制造偏差；
2）最坏环境条件（温度、湿度等）影响；3）寿命期内老化。
因此，光解复用器在寿命终了时的通带宽度应该是常温下实测的（0．5dB或1dB）带宽去除中心频率制造偏差值、波长随温度变化的漂移量，以及老化的影响之后，所剩余的通带宽度（即图1－1中阴影部分的宽度）。
表1列出了不同制造原理，不同厂家的光解复表1 光解复用器技术指标
从表1可看出，目前市场可购到的绝大多数光解复用器通带宽度为：信道间隔200GHz时，通带宽度一般在±30～±40GHz之间；信道间隔100 GHz时，通带宽度一般在±12～±14GHz之间。
由于ITU－T规定光源中心频率偏差应该包括如下因素：
1）初始调整偏差
它涉及到使用仪器波长测试绝对精度和电路调整可达到的水平。
2）最坏环境条件（温度、湿度等）。
3）寿命期内中心频率老化，要求在±5GHz～±10GHz范围内。
4）全调制情况下信号光谱宽度
需要考虑信号光谱的绝大部分能量，一般至少考虑－20dB宽度。
5）光纤非线性及色散互作用引起的信号光谱展宽。
因此，在信道间隔是100GHz的DWDM系统中，为了使各信道信号光谱能量必须在相应光解复用器通带之内，我们要求光源的初始调整偏差小于±0．5GHz，受环境温度、湿度的影响（或温度相关性）小于±2GHz，寿命期内中心频率老化要求在±5GHz～±10GHz范围内，信号光谱的宽度小于±4GHz。这样综合以上各因素，对于100GHz信道间隔，光源的中心频率偏差应小于或等于±12～±14GHz。对于200GHz信道间隔，中心频率偏差应该小于或等于±30～±40GHz。在影响光源中心频率的因素中起主要作用的是寿命期内光源中心频率的老化，如果能有效地控制在±10GHz（100 GHz间隔）以内，将能缓解中心频率偏差超出光解复用器通带宽的矛盾。
2 DWDM系统中改善中心频率偏差的方法
在DWDM系统中使用的光源主要是DFB激光器，激光器管芯的温度变化会引起管芯折射率的变化及腔长的变化，从而导致波长的变化。此外，激光器管芯温度恒定时，激光器长时间工作，管芯的老化也会引起激光器波长的漂移。目前，解决DWDM系统波长稳定问题的方法有两种。
（1）采用电吸收调制激光器（EA激光器），通过温度反馈去控制波长稳定，保证功率恒定，中心频率恒定。我们现在采用的EA激光器的波长稳定度可作到±5GHz左右，但激光器内用于温控环路的热敏电阻长时间也会出现老化，现在的控制环路对温度是闭环，而对波长是开环，从而使波长控制精度降低。对于信道间隔200GHz的系统，用上述的控制方式已能满足系统在寿命终了的要求。但信道间隔减为100GHz时，有必要通过波长锁定技术来达到系统要求。
（2）采用波长锁定器技术，在系统通道间隔为100GHz时，波长精度可达到±2．5GHz以内，通道间隔为50GHz时，波长精度可达到±1．5GHz以内。使用波长锁定器对可调制连续波光源的波长进行控制的原理如图2所示。波长锁定器的输出电压随LD发射光波长变化而变化，这一电压变化信息经适当处理可用来直接或间接控制LD发射的光波长（对于依靠温度调节波长LD，这一电压变化信息用来调整LD的温度。对于依靠电压调节波长的可调谐LD，这一电压变化信息用来直接调整LD的波长），使其稳定在规定的波长上。使用这一技术可满足波长间隔为100GHz WDM的需要。长期波长精度可达±1．25GHz。（TEC：thermoelectric cooler）
3 波长锁定技术
波长锁定器根据其原理可分为以下两种：（1）采用介质膜滤波片的波长锁定器
图3为采用介质膜滤波片的波长锁定器的波长检测原理，输入光经过准直透镜后送入第一截止滤波器（第一截止滤波器是可选择的，不同的滤波器可以使中心波长工作在正或负的斜率上），然后通过带通滤波器，透射光进入探测器PD1，反射光进入探测器PD2，PD1和PD2的响应曲线与波长的关系如图4所示，响应的电信号经公式
运算，得到的结果将随波长偏移量的变化而变化。
（2）采用法布里—波罗标准具的波长锁定器
图5是该波长锁定器的原理框图，输入光先经过一分光器，一部分送入探测器PD1，另一部分经Etalon标准具后送入探测器PD2，PD1产生的电信
号作为参考信号，PD2产生的电信号是随光信号频率的变化而变化的。从图6可看出PD1和PD2的响 应曲线的交点为某一激光器波长的锁定点。
（3）集成式
以上两种锁定器工作原理不同，但都是外置的，需利用分光器分一部分信号光送入锁定器，由其产生控制波长稳定的反馈信号。由于有分光器引入，必然带来损耗，会影响输出功率，并降低稳定性。伴随技术进步，如图7所示，目前已经实现把激光器、马赫－策恩德调制器、波长锁定器件（Etalon参考）都集成在一起，波长锁定器件的输入直接利用激光器背向光，这就大大地降低了成本并提高了可靠性。
四、结论
通过波分复用系统对波长稳定度的要求以及中心频率偏移与光解复用器带宽的相互关系的分析，可以看出，对于信道间隔为200GHz以上的DWDM系统，中心频率偏差应小于或等于±40GHz，采用EA激光源和200GHz的介质膜滤波形式的光解复用器能够满足系统需要，可以不使用波长锁定器。当系统信道间隔减小为100GHz，由于信道间隔100GHz的光解复用器每信道的带宽有限，信道中心频率偏差要求小于±10 GHz。此时，EA激光源处在临界状态，光源仍然可采用EA激光器，但随着器件的老化，对系统的稳定运行将有影响。所以，处于对系统可靠性考虑，除使用EA激光源之外，还应增加波长锁定技术。信道间隔50GHz时，中心频率偏差要求小于±2．5GHz，为满足系统要求必须在光源部分加波长锁定器，减小激光器中心波长偏移超出光解复用器带宽的矛盾。本文提出的观点仅供参考，对于不同的系统，还需根据系统的实际要求来考虑。
参考文献
1 杜英武．密集型波分复用系统概要．1998年（培训班教材）
2 ITU－TG．692，Opticalinterfaces formultichannelsystemswithopticalamplifiers，1998年10月版
摘自 现代有线传输
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