业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。—韩愈
在同一根光纤上传输多个信道，是一种利用极大光纤容量的简单途径。就像电频分复用一样，在发射端多个信道调制各自的光载波，在接收端使用光频选择器件对复用信道解复用，就可以取出所需的信道。使用这种制式的光波系统称作波分复用通信系统。
线性偏振光可以分解成x偏振光和y偏振光，如果用互不相同的电复用信号对这两种偏振光分别独立进行调制，经过偏振复用后在光纤线路上传输，在接收端，再经过偏振解复用恢复这两路电信号，则可以将光纤的传输容量扩大至现在的两倍。
光时分复用（OTDM）是用多个电信道信号调制速率（B）相同、但在时间上相互错开的同一个光频的不同光信道，然后进行光复用，以便构成比特率为NB的复合光信号，这里N是复用的光信道数。
光码分复用（OCDM）是在OCDM发送端，每个信道采用比它的基带频谱宽得多的编码方式，在接收端对每个信道的编码进行反变换，就可以把该信道信号取出来。
但是，直到目前为此，OTDM和OCDM的技术尚不成熟，应用前景也不明朗，所以本书就不介绍了。本节只介绍已实用化的波分复用和偏振复用。
一、 波分复用（WDM）光纤通信系统
图9.4.1表示波分复用光纤通信系统原理图。按照ITU-T的规定，波分复用又分为密集波分复用（DWDM）、粗波分复用（CWDM）和宽波分复用（WWDM），其波长间隔分别为<8nm、<50nm和>50nm。对光源波长稳定性的要求是±Δλ/5。
图9.4.1波分复用光纤通信系统原理图
图9.4.2表示偏振复用正交相移键控（PM-QPSK）波分复用光收发机原理图，IQ调制器已在6.4.2节介绍过，相干检测将在9.5节介绍，DSP将在10.3节介绍。
图9.4.2偏振复用正交相移键控波分复用光收发机原理图
光线路终端（OLT）有时也称光终端复用器（OTM），其功能是一样的，用于点对点系统终端，对波长进行复用/解复用，如图9.4.3所示。由图可见，光线路终端包括转发器、WDM复用/解复用器、光放大器（EDFA）和光监视信道。
图9.4.3 光线路终端（OLT）构成原理图
OLT是具有光/电/光变换功能的转发器（或称电中继器），将用户使用的非ITU-T标准波长转换成ITU-T的标准波长，以便使用标准的波分复用/解复用器。这个功能也可以移到SDH用户终端设备中完成，如果今后全光波长转换器件成熟，也可以用它替换光/电/光转发器。转发器通常占用OLT的大部分费用、功耗和体积，所以减少转发器的数量有助于实现OLT设备的小型化，降低其费用。
光监视信道使用一个单独波长，用于监视线路光放大器的工作情况，以及用于传送系统内各信道的帧同步字节、公务字节、网管开销字节等。
光监视信道也可以把所有命令比特转换成便于传输的脉宽调制低频（150kHz）载波信号，然后，在线路光纤放大器，把该信号叠加到线路信号上。
WDM复用/解复用可以使用阵列波导光栅（AWG）、介质薄膜滤波器等器件来完成。
二、 偏振复用（PM）光纤通信系统
自然光（非偏振光）在晶体中的振动方向受到限制，它只允许在某一特定方向上振动的光通过，这就是线偏振光。光的偏振（也称极化）描述当它通过晶体介质传输时其电场的特性。线性偏振光的电场振荡方向和传播方向总在一个平面内（振荡平面），如图9.4.4a所示，因此线性偏振光是平面偏振波。如果把一束非偏振光波（自然光）通过一个偏振片，就可以使它变成线性偏振光。图9.4.4b表示与x轴成45°角的线性偏振光，图9.4.4c表示在任一瞬间的线性偏振光可用包含幅度和相位的Ex和Ey合成。
图9.4.4线性偏振光
a）线性偏振光波，它的电场振荡方向限定在沿垂直于传输z方向的线路上b）场振荡包含在偏振平面内
c）在任一瞬间的线性偏振光可用包含幅度和相位的Ex和Ey合成
在标准单模光纤中，基模LP01是由两个相互正交的线性偏振模TE模（x偏振光）和TM模（y偏振光）组成的。在折射率为理想圆对称光纤中，两个偏振模的群速度延迟相同，因而简并为单一模式。利用偏振片可以把它们分开，变为TE模（x偏振光）和TM模（y偏振光）。如果用QPSK调制后的同向（I）数据和正交（Q）数据通过马赫-曾德尔调制器（MZM）分别去调制x偏振光（TE模）和y偏振光（TM模），调制后的x偏振光和y偏振光经偏振合波器合波，就得到偏振复用（PM）光信号，然后再将调制后的奇偶波长信号频谱间插复用，如图9.4.5a所示，最后送入光纤传输。在接收端，进行相反的变换，解调出原来的数据。图9.4.5b中最右侧图表示发送机所有的PM-QPSK波长信道经波分复用后的频谱图（即C点波形）。
图9.4.5采用偏振复用的波分复用系统
a）偏振复用+波长间插复用80×40Gbit/sWDM系统实验原理图b）偏振复用+奇偶波长信道间插复用图解原理说明
