dwdm技术在一根光线上可以承载最多达到的dwdm波长表数为多少

DWDM& 密集型光波复用(DWDM:Dense&Wavelength&Division&Multiplexing)是能组合一组光波长用一根光纤进行传送。这是一项用来在现有的光纤骨干网上提高带宽的激光技术。更确切地说,该技术是在一根指定的光纤中,多路复用单个光纤载波的紧密光谱间距,以便利用可以达到的传输性能(例如,达到最小程度的色散或者衰减)。这样,在给定的信息传输容量下,就可以减少所需要的光纤的总数量。随着快速网际接取(Internet&Access)、视讯(Video)等电信服务之宽频化,使主干(Backbone)网路之传输容量亦须随之提升。目前,商用SDH&STM-16&(2.5&Gb/s)系统,在未来将有容量匮乏之虞,因此不少厂家企图将SDH传输系统容量提升至10&Gb/s&(STM-64),若要将SDH传输系统容量再提升至40&Gb/s(STM-256),仍有待半导体技术之突破。由于半导体雷射、光放大器、光滤波器等光元件技术日趋成熟,使得DWDM技术蓬勃发展,DWDM除了避开高速TDM传输带来的问题外也改善现有光纤缺乏现象,并提供大容量、多样化之宽频服务,可使网路经营者在有效成本下,将传输频宽提升至16、32、64甚至128倍。这些技术之发展,将主导主干网路架构之未来趋势。
飞速光纤-DWDM
在实际操作过程中[2]&&,为了能够合理的利用单模光纤在&1.55pm&低损耗区产生的宽带资源&,就需要根据不同的频率以及波长将光纤的低损耗区划分成多个光波道&,而且需要在每个光波道建立载波即我们所说的光波&,同时利用分波器在发送端合并各种不同规定波长的信号&,将这些合并起来的信号集体传入一个光纤中,&进行信号传输。传输到接收端时,在利用一个光解复用器将这些合并到一起的具有不同波长。不同光波的信号分解开分成最初的状态实现了在一根光纤中可以传输多种不同信号的功能。
系统结构/DWDM
DWDM从结构上分,目前有集成系统和开放系统。集成式系统:要求接入的单光传输设备终端的光信号是满足G.692标准的光源。开放系统,是在合波器前端及分波器的后端,加波长转换单元OTU,将当前通常使用的G.957接口波长转换为G.692标准的波长光接口。这样,开放式系统采用波长转换技术?使任意满足G.957建议要求的光信号能运用光-电-光的方法,通过波长变换之后转换至满足G.692要求的规范波长光信号,再通过波分复用,从而在DWDM系统上传输。
目前的DWDM系统可提供16/20波或32/40波的单纤传输容量,最大可到160波,具有灵活的扩展能力。用户初期可建16/20波的系统,之后根据需要再升级到32/40波,这样可以节省初期投资。其升级方案原理:一种是在C波段红带16波加蓝带16波升级为32波的方案;另一种是采用interleaver,在C波段由200GHz间隔16/32波升级为100GHz间隔20/40波。进一步的扩容求,可提供C+L波段的扩容方案,使系统传输容量进一步扩充为160波。
DWDM电网路演进至光网路 DWDM技术奠定了由电网路演进至光网路之基础,传统的Electronic Networking) 无法直接在光层(Optical Layer)进行多工(multiplexing)、切换(switching)、或路由改接(routing)等动作,在网路节点需使用光电转换设备将光信号转换为电信号再将电信号转回光信号,如此一来总体传输速率会因使用光电转换设备而受到限制,无法将光纤与生俱来无限频宽的潜力好好发挥。 以DWDM为机制之光网路可直接在光层作信号之运作来解决上述问题,因此克服了传统传输瓶颈而带来了”Virtual fibre”的观念,将既有光纤作最有效率的利用。 DWDM的一个关键优点是它的协议和传输速度是不相关的。基于DWDM的网络可以采用IP协议、ATM、SONET/SDH、以太网协议来传输数据,处理的数据流量在100Mb/s和2.5Gb/s之间。这样,基于DWDM的网络可以在一个激光信道上以不同的速度传输不同类型的数据流量。从QoS(质量服务)的观点看,基于DWDM的网络以低成本的方式来快速响应客户的带宽需求和协议改变。网路多样化的服务DWDM和传送速率(Bite Rate)及规约(Protocols)无关,也就是说可提供和服务形式完全无关的传送网路,例如:一个对传送速率及规约完全透通(Transparent)的DWDM网路可和、IP、等信号介接,提供网路多样化的服务。 降低成本、提升服务品质由于在光层进行信号的指配或调度,相较于传统上在电层的频宽调度来的更简单而有效率,可减少费用支出。另外在网路上光纤被切断(cable cut)或光信号故障时,可在光层进行信号保护切换或网路路由回复 (Restoration)的动作,相对于传统上在电层作回复的动作其切换时间较短,使网路之可用度(availability)提高而改善服务品质。 提升传输距离及增加网路容量高速之STM-64 TDM (Time Division Multiplexing) 传输上的最大问题在于光纤的分散(Dispersion) 现象严重,对于传送之光信号会产生劣化效应,因此,若不使用或其他补偿技巧 ,理论上STM-64信号可在G.652光纤内传送约60公里。若以8个波长的DWDM技术传送,每个波长为2.5Gb/s之信号,其传输容量可为20 Gb/s,其传输距离可达600公里以上而不需电子式再生器,而需要光放大器。 STM-64的多工对于支流信号(Tributary)的频率与格式,通常都有一定的限制,而DWDM的多工几乎完全不设限,PDH、ATM、SDH、及IP等任何信号格式皆可输入,增加网路传输之弹性。若未来光塞取多工机 (Optical Add-Drop Multiplexer ,OADM)及光交接机(Optical Cross-Connect, OXC)的问世,可直接以光波长为交接单位,免除O/E/O的转换步骤,可提升网路调度的效率。在解决与日俱增的用户频宽需求及提升网路容量之方案中,DWDM在技术上提供了不同之选择。
光放大技术/DWDM
对于长距离的光传输来说,随着传输距离的增长,光功率逐渐减弱,激光器的光源输出不超过3dBm,为了保证一定的误码率,接受端的接受光功率必须维持在一定的值上,例如-28dBm,因此光功率受限往往成为决定传输距离的主要因素。
光放大器(OA)的出现和发展克服了高速长距离传输的最大障碍——光功率受限,这是光通信史上的重要里程碑。OA的主要形式有半导体光放大器(SOA)和掺铒光纤放大器(EDFA)两种,前者近来发展速度很快,已经逐步开始商用,并显示了良好的应用前景;后者较为成熟,已经大量应用,成为目前大容量长距离的DWDM系统在传输技术领域必不可少的技术手段。
WDM系统对EDFA有一个特殊的要求——增益平坦,因为通常情况下,EDFA在1.55um波长窗口的工作带宽为30~40nm,将它用于WDM系统时,因各信道的波长不同而有增益偏差,经过多级放大后,增益偏差累积,低电平信道信号的SNR恶化,高电平信道信号也因光纤非线形效应而使信号特性恶化,最终造成整个系统不能正常工作。因此,要使各个信道上的增益偏差处在允许的范围内,放大器的增益必须平坦。
增益均衡技术
利用损耗特性和放大器的增益波长特性相反的增益均衡器来抵消增益的不均匀性称为增益均匀技术。这种技术的关键在于放大器的增益曲线和均衡器的损耗特性准确吻合,使综合特性平坦。现在用的增益均衡器主要有标准光滤波器、介质多层模滤波器、光纤光栅及平面光波导等。密集波分复用系统
增益均衡用的光纤光栅是一种长周期光纤光栅。其光栅周期一般为数百微米。其损耗峰值波长和半功率点宽度可以由紫外光照射量或光栅长度来控制。因此,通过多个长周期光栅组合,可以构成具有与EDFA增益波长特性相反的增益均衡器。使用该技术,在1528nm到1568nm的40nm带宽内,可以实现增益偏差在5%以内的带宽增益平坦的EDFA。
这里所说的“光纤技术”是指在进一步研究掺铒光纤特性的基础上,通过改变光纤材料或者利用不同光纤的组合来改变掺铒光纤的特性,从而改善掺铒光纤放大器(EDFA)的增益特性。光纤技术除了改善增益特性外,还可改善EDFA的噪声特性和扩宽增益带宽。
(1)&掺铝的EDF,是在光纤中除了掺铒外还掺入一定的铝,改变玻璃的组成成份,迫使铒的放大能级分布改变,加宽可放大的频率范围。普通的以硅光纤为基础的掺铒光纤放大器EDFA的增益平坦区很窄,仅在1549nm至1561nm之间,大约12nm的范围,通过掺铝,可以将平坦区的范围扩展为1540nm到1560nm。
(2)氟化物EDF,是在EDF中掺入一定比例的氟化物,使用这种光纤制作的光放大器,可以将增益的平坦区的波段扩展到nm,在这30nm的区域内,增益的平坦度达到1.5dB。
(3)掺铒碲化物光纤,是在EDF中掺入一定比例的碲化物。使用这种光纤制作的光放大器,可放大的频带特别宽,而且与石英系光纤的其他掺铒光放大器相比,频带向长波长一侧移动。
(4)掺钇EDF,是在掺铒光纤中加入一定比例的钇(Y),由于钇(Y)可以作为铒的激活剂,以工作792nm附近的光源作为泵浦源,制成铒/钇光纤放大器在1544nm到1561nm波段的17nm带宽内,可以获得0.5dB以内的增益平坦度,输出功率大于+26dBm,噪声系数小于5dB。
(5)混合型EDFA,是使用不同掺杂材料的光纤进行组合,制作混合型EDFA。这种组合方式,不仅可以提高设计的自由度,而且还可以使增益平坦度、噪声特性、放大效率均达到最佳。
在DWDM光传送网络中,应根据系统使用的信道数、系统的要求来选择使用不同种类的光放大器,要求越高性能越好的EDFA成本也越高。一般对于8个信道600km长度的DWDM系统,使用掺铝EDFA的较多。
DWDM可伸缩的DWDM系统在促使服务供应商满足消费者日益增长的带宽需求这一领域所具有的重要性。DWDM是光纤网络的重要组成部分,它可以让IP协议、ATM和/同步数字序列(SONET/SDH)协议下承载的、、、数据和语音等数据都通过统一的光纤层传输。1. 当前通信网络所面临的问题为了理解DWDM和光网互联的重要性,我们就必须在通信产业、特别是服务供应商当前面临何种问题这一大前提下来讨论DWDM技术所带来的强大功能。我们知道,在网络的设计和建设时期,工程设计人员必须对网络未来的带宽需求作出合理的估计。目前,美国等地区铺设的大多数网络对带宽的需求估计都是来源于古典的工程公式概算,比如泊松(Poisson)概率分布模型等。结果呢,网络所需带宽量的估测值通常按照某种统计假设条件给出,比如,一般认为个人在通常的情况下,在一个小时之内只会使用6分钟的网络带宽。然而,这一数学模型并没有考虑到由于Internet接入(这一业务的数据流量的年增长率是300%)、、多条电话线路、、、数据和视频传输等业务而产生的数据流量。如果考虑到这些因素,网络带宽的用户使用模型就和现有的设计初期估计大大不同了。实际上,在今天的日常生活中,许多人平均使用网络带宽的时间是180分钟甚至超过1个小时!2. 解决带宽危机面对以上三个问题:日益增长的服务需求、光缆余量用尽、统一的层次型带宽管理。服务供应商必须找到一条在经济上可行的解决方案。降低光缆耗用率的一个显而易见的措施就是铺设更多的光缆,对那些铺设新光缆的成本可以保持最低的网络来说,这一措施可以证明是最为经济的解决方案。但是,铺设新光缆却并不能促使服务供应商一定能提供新型服务,或者也不能让运营商们获得光传输层带宽的统一管理能力。3. 容量扩充和灵活性:DWDM服务供应商还可以选择的第三种方式就是密集波分复用——DWDM技术。DWDM首先把引入的光信号分配给特定频带内的指定频率(波长,lambda),然后把信号复用到一根光纤中去,采用这种方式就可以大大增加已铺设光缆的带宽。由于引入(incoming)信号并不在光层终止,接口的速率和格式就可以保持独立,这样就允许服务供应商把DWDM技术和网络中现有的设备集成起来,同时又获得了现有铺设光缆中没有得以利用的大量带宽。4. 容量扩充潜能采用DWDM,服务供应商可以建立一种“随心所欲增长带宽”的网络,可以让他们增加当前和未来新一代以实现事实上无休止的网络扩张。DWDM还可以让服务供应商灵活地扩充其网络中的任意部分,这是任何其他技术所不能提供的绝对优势。运营商还可以籍此解决因为高带宽需求而产生网络拥塞地区的带宽问题。在两节点之间存在多环交叉而产生光余的地区,该技术大有用武之地。5. DWDM增量性增长DWDM网络设计目标是:为急于解决用户日益增长的带宽需求问题的服务供应商提供漂亮的网络拓展方案。由于DWDM网络可以实现必要的容量扩张能力,所以,铺设该技术下的基础网络可以视为解决以上问题的最佳解决方案。对DWDM采用增量增长步骤,服务供应商就有可能在部署长期运营的网络同时减低其初始成本。6. 光层作为承载层光网除了能提供巨大的带宽容量以外,光层还是运营商把自己现有的多种通信技术融合为统一物理网络的唯一方式。DWDM系统在同一根光纤上具备速率可调、传输数据格式无关等特性,同时还可以接受任何接口速率的组合形式(例如,同步、异步、OC–3、–12、–48或者–192)。如果某家运营商同时运营ATM和网络,那么ATM信号就不必复用到DWDM 网络承载的SONET速率。由于光层无需额外的复用即可承载信号,运营此可以很快地在网络中引入ATM或者IP数据而无需重复部署网络。光网互联还有一个重要的优点:在光网这条公路上,任何类型的货车都可以在上面跑。7. DWDM系统关键特性可接受的理想DWDM系统应该具备某些共有的关键特性。任何DWDM系统都应该具备这些特性以便运营商意识到该技术的巨大潜能。以下的问题有助于确定某个具体的DWDM系统是否符合要求。
相关设备/DWDM
光放大器DWDM的相关设备有下列几种: (1) ,(2) ,(3) ,(4) 。 兹将DWDM 相关设备之主要功能叙述如下: 光放大器具有光信号格式与位元速率之透通性,运作于1550 nm区域有相当高之增益、高光输出功率及低杂讯指数,光放大器依据不同应用有下列三种: 光功率放大器 (Booster Amplifier, BA) 光前置放大器 (Pre-Amplifier, PA) 光线路放大器 (Line Amplifier, LA) 目前应用于多波长DWDM系统之光放大器大部分是掺铒光纤放大器(Erbium-Doped Fiber Amplifier, EDFA)其主要组成包含一段掺铒光纤、帮浦雷射(Pump Laser)及DWDM组件(用来混合传输光信号及帮浦光输出)。EDFA直接放大1550 nm区域无需使用电子式再生器,可在相当大之波长范围内提供平坦增益,亦即单一EDFA能同时提供多个波长通路之增益,已取代大部分之再生器应用,成为长途光纤网路之构成部分。 DWDM 终端机 DWDM 终端机配合光放大器可应用于光传输网路 ,在传送端可接受多个波长之光信号输入,并转换成符合ITU-T G.692固定波长之光信号,经多工混合、光放大后传至光传送网路,在接收端可接收来自光传送网号,经光前置放大、解多工、及光滤波器后输出。 DWDM 终端机有下列两种型式: (1) 开放式系统(Open System):通常称为转频式(-based) DWDM,在SDH及间有转频器,可介接不同厂家的SDH设备。 (2) 整合式系统(Integrated System):通常称为被动式(passived) DWDM,SDH设备已具有ITU-T G.692之介面功能。 开放式系统和整合式系统之优缺点之比较如下表1 所示 &开放式系统整合式系统优点可介接多样式的传输信号格式 (如:PDH, SDH etc…)支援不同厂家(Multivendor)的SDH设备 SDH和DWDM功能整合一起设备费用较低,和既存的SDH网管容易整合 缺点因需装设转频器设备价钱较高,和既存的SDH网管系统不易整合不能介接多样式的传输信号格式(如:PDH, SDH etc…),只适合某一特定的SDH厂家光塞取多工机 (Optical Add-Drop Multiplexer, OADM) XX光塞取多工机 (Optical Add-Drop Multiplexer ,OADM),可以在一个光传输网路之中间站塞入或取出个别的波长通道。一般而言,它是置于两个DWDM终端机之间来代替某一光放大器,目前大部份厂家已研制出固定型光塞取多工机,它对于要塞入或取出的波道必须事先设定,至于另一种称为可任意设定之光塞取多工机,则可藉由外部指令对于要塞入或取出的波道作任意的指配。 光交接机(Optical Cross-Connect, OXC)在中使用于DWDM波长愈来愈多时,对于这些波道须作弹性之调度或路由之改接,此时必须藉由光交接机 ,来完成此项功能,通常它可置于网路上重要的汇接点,在其输入端可接收不同波长信号,经由光交接机将它们指配到任一输出端,光交接机在连接至DWDM光纤时有以下三种切换方式: (1) 光纤切换 (Fiber switching):可连接任一输入光纤到任一输出光纤,但不会改变光纤内之波长。 (2) 波长切换 (Wavelength switching):同一输入光纤内之多个波长,可分别交接至不同输出光纤,较有弹性。 (3) 波长转换 (Wavelength conversion):不同输入光纤内之相同波长,经转换后可以不同波长汇入同一输出光纤。
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DWDM技术在光纤通信系统中的应用
本栏目责任编辑:谢媛媛
开发研究与设计技术
传输速率。
采用DWDM方式,每个波长不仅可以传输2.5Gbit/s的SDH信号,也可以传送10Gbit/s及40Gbit/s以上的光载波信号,使得在一个光纤上传输的容量比单模光纤大几倍到几十倍。目前全球实际敷设的DWDM系统已超过3000个,实用化系统的最大容量已达320Gbps(2*16*10Gbps)。
(2)在大容量长途传输时可以节约大量光纤和再生器,从而大大降低了传输成本
DWDM系统采用了石英光纤最低损耗的1550nm窗口,其传输损耗更小、传输距离更长,并且EDFA技术、外调制、电吸收等
色散更大,传输距离由方式使得DWDM系统中继段的允许损耗、
几十公里向几百公里或更长距离的延长。DWDM系统采用了光放大器代替了原来的电再生器,大大减少了SDH中继器的数量,节省了成本,简化了设备。
(3)提供透明的传输通道,可适合传输多种综合业务信息,是引入宽带新业务的方便手段
波分复用通道对数据格式是透明的,即与信号速率及电调制方式无关。一个DWDM系统可以承载多种格式的“业务”信号,ATM、IP或者将来有可能出现的信号。DWDM系统完成的是透明传输,对于“业务”层信号来说,WDM的每个波长就像“虚拟”的光纤一样。
(4)网络生存性好,扩容方便
利用DWDM技术选路来实现网络交换和恢复,从而可能实现未来透明的、具有高度生存性的光网络。在网络扩充和发展中,DWDM是理想的扩容手段,对于早期的芯数不多的光纤系统,利用此技术,不必做较大改动,就可以轻松扩容。
8通路和16通路DWDM系统的中心频率及波长
(2)对光源及光电检测器的要求
由于DWDM的波道间隔很窄,对发射用的激光器要求也就很
激光器的输出波长要能够保持稳定,波长不能发生漂移,工高:一、
作波长严格限定在工作波道内,从而防止光载波信号间的干扰。二、激光还应具备比较大色散容纳值,从而可借助掺铒光纤放大器
三、(EDFA)补偿光信号传输的衰减,能够增大无电再生中继距离。
采用外调制技术可以避免激光器在高速率下工作时发生频率扫动,进而引起波长的串扰而破坏DWDM系统的正常工作。
光检测器应具备多波长检测能力:由于DWDM系统中,在一根光纤同时传输多个不同波长的光波信号,因而在接收时,必须能够从所传输的多波长业务信号中检测出所需波长的信号,因此要求光检测器具有多波长检测能力。
(3)光接口分类及参数技术
目前,对于我国长途DWDM系统的应用,规定了三种光接
和口,即,8×22dB、3×33dB和5×30dB系统。其中22dB、30dB、
33dB是每个区段允许的损耗,而前一个数字8(5、3)则代表区段的数目。8×22dB系统示意图如图3。
6DWDM(密集波分复用)系统应用发展前景
DWDM技术的应用第一次把复用方式从电信号转移到光信
全光网”号,形成一个光层的网络既“,将是光通讯的最高阶段。建
立一个以DWDM和OXC(光交叉连接)为基础的光网络层,实现用户端到端的全光网连接,用一个纯粹的“全光网”消除光电转换的瓶颈,将是未来的趋势。现在DWDM技术还是基于点到点的方式,但点到点的DWDM技术作为全光网通讯的第一步,也是最重要的一步,它的应用和实践对于全光网的发展有举足轻重的影响。
参考文献:
LA:光线路放大器PA:光预置放大器图38×22dB系统示意图
其中,8×22dB系统接收端光信噪比(OSNR)数值要22dB以上;而对于5×30dB和3×33dB,则要示分别为21dB和20dB以上。
BA:光功率放大器
(4)光监控通路(OSC)要求
与单波长光通信系统不同,DWDM系统必须增加对EDFA监视和管理,实际应用中常采取的办法是在光纤上增加一个光波监控通路,用于传递监控信号。这个通路能在每个EDFA处进行上下,从而对EDFA控制。
5DWDM(密集波分复用)系统的应用优势
提高(1)可以充分利用光纤的巨大带宽资源,增大传输容量、
[1]孙学康,张金菊.光纤通信技术M].人民邮电出版社,2004,6.
[2]孙强,周虚.光纤通信系统及其应用[M].清华大学出版社,北方交通大学出版社,2004,1.
[3]张宝富,刘忠英.等.现代光纤通信与网络教程[M].人民邮电出版社,2002,7.
[4]王秉钧.等.光纤通信系统.电子工业出版社[M].2004,11,第1版.
[5]王延恒,贺家礼,徐刚.光纤通信技术及其在电力系统中的应用.中国电力出版社,2006,1.
[6]刘增基,周洋溢,胡辽林,周绮丽.光纤通信.西安电子科技大学出版社
,2004,8.
结构[J].计算机应用研究,2002年3期.
[2]龚俭.计算机网络安全导论[M].南京:东南大学出版社,2002.[3]柴晓路.WebServices技术架构和应用[M].电子工业出版社,
(上接第1618页)
事务的资源管理器。Oracle,Sybase,Informix,IBM(用于IBMDB2)提供了用于他们各自数据库产品的兼容资源管理器。
(4)资源分配器
资源分配器管理可共享的非持续状态资源。例如,开放式数据库连接(ODBC),资源分配器管理数据库连接池,当不再需要某个连接时就将其收回。
参考文献:
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2003.
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技 术应 用 DWDM技术在光纤通信系统中的应用 杨盒 0平( 长 讯通 信服务有限公 司, 广东 广州 510091) 摘 要: 随着数据通信的迅速发展, 特别是互联...DWDM技术在光纤通信系统中的应用_信息与通信_工程科技_专业资料 暂无评价|0人阅读|0次下载|举报文档 DWDM技术在光纤通信系统中的应用_信息与通信_工程科技_专业...论文题目: DWDM 技术简述及其在中国电信沿海网中的应用 一.概述计算机的广泛普及...如何利用现有的光纤传输系统,进一步提高通信容量 以满足这种日益膨胀的需求,已...题目 姓名 学号 DWDM 技术及应用探讨指导教师 专业技术职称 高级工程师 指导教师姓名 设计根据、内容、技术要求,主要设计方法(或步骤) :传统的光纤通信系统(PDH 和...浅析基于DWDM的光纤通信技术及其发展趋势_高等教育_教育专区。第 5 卷第 33 期...及其优缺点 2.1 DWDM 技术分析省级干线﹑ 城域核心层的传输系统中有广泛应用...光纤器件及其在光纤通信中的应用谢同林 (中国电子...(DWDM)和掺饵光纤放大器(EDFA)技术的发展和成熟...各种功能的光纤器件都应光纤线路或网络系统的需要而...基于DWDM的光纤通信技术及其发展趋势_信息与通信_工程科技_专业资料。DWDM的光纤...及其优缺点 2.1 DWDM 技术分析省级干线﹑ 城域核心层的传输系统中有广泛应用...光子晶体光纤技术及其在DWDM系统中的应用_专业资料。在以常规光纤作为传榆介质的光通信系统中,光纤的损耗、色散和非线性效应在很大程度上限制了系统的通信容量和传榆...2 光纤通信的发展和光纤器件的作用 20 世纪 90 年代中期以来,密集波分复用器 (DWDM)和掺饵光纤放大器(EDFA)技术的发展和成 熟以及因特网的社会需求热潮使世界...

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