不同波長的光彼此之間可以無影響地獨立傳輸，因此在同一根比纖中可以有多個信道(每個信道有不同的載波波長)同時傳輸信息。這種在單根光纖中同時傳輸多個波長信道的技術稱為波分復用(WDM，wavelength—division multiplexillg)，采用這種技術可以顯著提高單根光纖的信息傳輸容量。這些限制適用于任何一個攜帶信息的波長。增加光載波數量的同時成比例地增加了傳輸容量。
光復用器將來自多個單獨光源的光耦合進同一根傳輸光纖。在接收端，光解復用器分離小同的載波，然后進行單信號光的檢測。通常，復用器/解復用器在其輸入端口和輸出端口處與光纖相連。用光源取代復用器中的輸入光纖，從而直接集成進器件也是可能的。相似地，光檢測器可以取代解復用器中的輸出光纖。通常情況下，同一器件既能作為復用器又能作為解復用器。
插入損耗和串擾是復用器/解復用器的重要性能參數。插入損耗是指某一光波從輸入端口傳輸到期望端口的功率衰減。例如在圖1(a)中，對信道l來說，A，波長的輸入功率只有一部分傳到傳輸光纖，插入損耗是指這部分功率與輸入功率之比。如果每個信道的插入損耗大致相同，我們就說復用器/解復用器具有均勻性。串擾是在一個不期望的端口上測量的波衰耗。例如，參考圖1(b)，A，的小部分輸入功率到達了分配給A1的輸出光纖，這一小部分A，的光功率與輸入功率之比就是串擾。串擾是接收機設計中的主要問題，因為兩個或多個信道之間的混頻將嚴重干擾有用信號。
圖2給出了一個八信道解復用器的損耗曲線。八條曲線分別表示與每個信道有關的傳輸損耗。例如，第一個信道中心波長在1530 nm處，第二個信道的中心波長在1534 nm處，等等，直到第八個信道中心波長設在1558 nm處。信道間隔為4 nm，單個信道的帶寬約為2 nm。在這個例子中，插入損耗約為1 dB。如果光源的波長分別設置在各信道的中心處，并且光源的譜寬不超過2 nm，則相鄰信道間的串擾低于35 dB。
圖2所介紹的復用器工作在1550 nm波長區域，在這個區域中光纖損耗最低，而且摻鉺光纖放大器在其中適宜工作。由此可見，WDM系統特別適用于長距離、大容量的傳輸通道，例如海底鏈路。
人們已設計出能夠容納眾多波長信道(超過100)的復用器，其波長間隔為1 nm甚至更小。這就是所謂密集波分復用(DWDM，dense wayrelength-division.multiplexing)系統。當復用的波長信道只有幾個(例如8個左右)，且波長間隔更大(10 nm甚至更大)時，稱為稀疏波分復用(CWDM，coarse-wavelength-division multiplexing)系統。
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