雙波DWM技術(shù)在有線電視數(shù)字化整轉(zhuǎn)中的應(yīng)用

□鄭 義

2011年根據(jù)中共江西省委、省政府《關(guān)于加快示范鎮(zhèn)建設(shè)的意見》，江西省廣電網(wǎng)絡(luò)公司將鷹潭市童家鎮(zhèn)鎮(zhèn)政府所在地咀上村列為農(nóng)村數(shù)字電視示范點，率先實現(xiàn)有線電視數(shù)字化。然而從廣電機(jī)房到童家鎮(zhèn)只有在用的1芯光纖資源。我們經(jīng)過反復(fù)認(rèn)證和實踐，選用1310nm/1550nm雙波WDM方式，1310nm窗口傳輸模擬電視信號，1550nm窗口傳輸數(shù)字電視信號，成功實現(xiàn)了有線模擬電視信號和數(shù)字電視信號同纖傳輸，圓滿地完成了農(nóng)村示范點的有線電視數(shù)字化整體轉(zhuǎn)換任務(wù)。

波分復(fù)用和波分復(fù)用器件

把兩個或多個不同波長的光信號復(fù)用到同一根光纖中進(jìn)行傳送的方式統(tǒng)稱為波分復(fù)用，簡稱WDM。波分復(fù)用的實質(zhì)是根據(jù)光具有不同波長的特征，在發(fā)送端利用波分復(fù)用設(shè)備將不同信道的信號調(diào)制成不同波長的光，并復(fù)用到同一根光纖上，然后在接收端采用波分設(shè)備將這些不同波長的光信號分離。WDM技術(shù)具有很多優(yōu)勢，應(yīng)用也越來越廣泛，按照每個波長之間的間隔寬度的不同，可以細(xì)分為CWDM（稀疏波分復(fù)用）和DWDM（密集波分復(fù)用）。

波分復(fù)用器件是WDM系統(tǒng)的重要組成部分，將不同波長的光信號耦合在一起經(jīng)一根傳輸光纖輸出的器件稱為合波器；反之，將經(jīng)同一傳輸光纖送來的多波長信號分離為個別波長分別輸出的器件稱為分波器，它們特性好壞直接決定了WDM系統(tǒng)的性能。WDM器件有多種制造方法，商用的有熔錐型、光柵型、介質(zhì)薄膜型和波導(dǎo)陣列（AWG）型4類。

熔錐（熔融拉錐）型WDM器件，即將多根光纖在熱熔融條件下拉成錐形，并稍加扭曲，使其熔融在一起。由于不同光纖的纖芯十分靠近，因而可以通過錐形區(qū)的消失波耦合達(dá)到所需要的耦合功率。其特點是插入損耗低（最大值<0.5dB，典型0.2dB），無需波長選擇器件，制造簡單，具有較好的溫度穩(wěn)定性。不足之處是尺寸稍大，復(fù)用波長數(shù)少，隔離度較差（20dB左右）。

光柵型WDM器件具有優(yōu)良的波長選擇特性。當(dāng)入射光照射到光柵上后，由于光柵的角色散作用，使不同波長的光信號以不同的角度射出，然后經(jīng)透鏡會聚到不同的輸出光纖，從而完成波長的選擇。光柵型波分復(fù)用器的波長間隔可以縮小到數(shù)nm到0.51nm左右，但對溫度穩(wěn)定性要求高。

介質(zhì)薄膜型WDM器件由幾十層不同材料、不同折射率和不同厚度的介質(zhì)膜按照設(shè)計要求組合起來，一層為高折射率，一層為低折射率，交替疊合而成。當(dāng)光入射到高折射率層時，反射光沒有相移。當(dāng)光入射到低折射率層時，反射光經(jīng)歷18O°相移，這樣在中心波長附近，各層反射光疊加，在濾波器前端面形成很強(qiáng)的反射光。在這高反射區(qū)之外，反射光突然降低，大部分光成了透射光，據(jù)此可以使之對一定波長范圍呈通帶，對另外波長范圍呈阻帶，從而實現(xiàn)不同波長的耦合和分離。

波導(dǎo)陣列（AWG）型的WDM器件是以光集成技術(shù)為基礎(chǔ)的平面波導(dǎo)型器件。先將入射光經(jīng)由分波元件分成數(shù)個至數(shù)十個振幅大致相等的子光源，再將這些子光源依序?qū)胧孪仍O(shè)計好長度的陣列波導(dǎo)中，使其各自擁有特定的輸出相位，從而實現(xiàn)不同波長的光耦合或分離。它具有波長間隔小、信道數(shù)多、通帶平坦等優(yōu)點，非常適合超高速、大容量的DWDM系統(tǒng)，代表了波分復(fù)用器件的發(fā)展方向。

1310nm/1550nm雙波WDM系統(tǒng)組成及運行狀況

眾所周知，G.652光纖在1310nm、1550nm工作窗口損耗低，而且它們的波長間隔達(dá)兩百多納米，熔錐型波分復(fù)用器在低分路（1×4以下）情況下成本優(yōu)勢明顯，雙窗口生產(chǎn)工藝控制成熟，技術(shù)指標(biāo)優(yōu)良，性能穩(wěn)定可靠。從實際需要和成本角度考慮，我們這套系統(tǒng)選用熔錐型波分復(fù)用器件，以雙波WDM方式，在不拆除1310nm窗口傳輸原模擬電視信號的情況下，加開1550nm窗口傳輸整轉(zhuǎn)數(shù)字電視信號，實現(xiàn)模擬電視信號和整轉(zhuǎn)數(shù)字信號同纖芯傳輸，完成咀上村有線電視數(shù)字化。

一、系統(tǒng)輸入光功率要求。1310nm/1550nm兩種波長的光在系統(tǒng)傳輸光鏈路中損耗值不一樣，應(yīng)分別進(jìn)行計算。1550nm光功率損耗為：4dBm+0.25dBm／Km×10Km+6.35 dBm+0.2dBm＝13.05dBm。公式中第一個4dBm為實際測得的合波器和分波器對應(yīng)1550nm波長的插入損耗（含活動連接器）；第二個0.25dBm／Km為光纖對1550nm波長光信號的每公里平均衰減；第三個6.35dBm為1×4光分路器損耗；第四個0.2dBm為連接光分路的FC活動連接器的插入損耗。同理，1310nm光功率損耗為：3dBm+0.4dBm／Km×10Km＝7dBm，其中3dBm為實際測得的合波器和分波器對應(yīng)1310nm波長的插入損耗（含活動連接器）；0.4dBm／Km為光纖對1310nm波長光信號的每公里平均衰減。

通過計算，在鷹潭廣電中心機(jī)房我們只要分別取一路光功率為7dBm的1310nm模擬電視光信號和一路光功率為13dBm的1550nm整轉(zhuǎn)數(shù)字電視光信號，直接送入雙波WDM系統(tǒng)，就可以滿足各光節(jié)點的-5~2dBm接收光功率要求。

二、系統(tǒng)運行狀況。1310nm/1550nm雙波WDM系統(tǒng)開通后，我們有針對性地對咀上村光節(jié)點的數(shù)字電視信號和模擬電視信號進(jìn)行了全面的性能指標(biāo)測試。咀上村的光接收機(jī)輸入光功率-1.5dBm，數(shù)字電視的信道平均功率（POW）、帶內(nèi)平坦度（FLT）、調(diào)制誤差率（MER）、糾錯前/后比特誤碼率（PRE/POS-BER）等系統(tǒng)指標(biāo)均符合技術(shù)要求；模擬電視信號網(wǎng)的光接收機(jī)輸入光功率-2dBm，模擬電視的載噪比（C/N）、組合三次差拍比（CTB）、組合二次差拍比（CSO）等系統(tǒng)指標(biāo)也符合技術(shù)要求。到目前為止，各項系統(tǒng)運行指標(biāo)正常，性能良好。

總結(jié)

通過1310nm/1550nm雙波WDM的方式，實現(xiàn)模擬電視和數(shù)字電視兩路光信號同纖芯傳輸，在技術(shù)上是完全可行的。隨著鷹潭市有線電視數(shù)字化整體轉(zhuǎn)換的不斷深入，工作重心開始向周邊農(nóng)村推進(jìn)，農(nóng)村地區(qū)主干光纜纖芯資源少，各光節(jié)點覆蓋的用戶情況又千差萬別，難以同時實施數(shù)字化。波分復(fù)用擴(kuò)容方便、建設(shè)成本低的特點和優(yōu)勢逐漸顯現(xiàn)出來，1310nm／1550nm雙波WDM技術(shù)，為農(nóng)村的有線電視分片數(shù)字化提供了一個行之有效的方法。