光波分复用器.ppt

第一节：光波分复用器概述第一节：光波分复用器概述第二节：无源型波分复用器第二节：无源型波分复用器第三节：波分复用器的主要性能参数第三节：波分复用器的主要性能参数光波分复用器光波分复用器1第一节：光波分复用器概述第一节：光波分复用器概述一、功能与要求：一、功能与要求：1.1.功能功能————合波和分波合波和分波波分复用器和波分解复用器在功能上是互易的波分复用器和波分解复用器在功能上是互易的2.2.对器件的要求：对器件的要求：（（1 1））复用的通道数多复用的通道数多（（2 2））波长选择性好，通道内特性平坦波长选择性好，通道内特性平坦（（3 3））插入损耗小插入损耗小（（4 4））工作稳定，对环境温度、光偏振不敏感工作稳定，对环境温度、光偏振不敏感（（5 5））结构简单，易于制作结构简单，易于制作2二、分类二、分类1. 1. 无源型：无源器件，无需用电提供能量无源型：无源器件，无需用电提供能量角色散型、滤波器型、耦合器型角色散型、滤波器型、耦合器型2. 2. 有源型：集成多重光源和检测器有源型：集成多重光源和检测器波长可调激光器、波长可调滤波器、波长可调激光器、波长可调滤波器、波长选择放大器波长选择放大器3第二节：无源型波分复用器第二节：无源型波分复用器一、角色散型：棱镜和衍射光栅一、角色散型：棱镜和衍射光栅反射型闪耀光栅：光栅刻成小阶梯状。

当含有反射型闪耀光栅：光栅刻成小阶梯状当含有 多个波长的信号光通过光栅，产生衍射，不同波多个波长的信号光通过光栅，产生衍射，不同波 长分量的光以不同角度反射长分量的光以不同角度反射镜镜 透透 通通 普普硅光栅硅光栅普通透镜型光栅普通透镜型光栅4ØØ 含义：基于元件的角度色散即元件对输入光中不同波长产含义：基于元件的角度色散即元件对输入光中不同波长产 生不同的输出角度偏差来实现波分复用功能生不同的输出角度偏差来实现波分复用功能ØØ 特点特点：：（（1 1）波长选择性好）波长选择性好（（2 2））复用通道数多（已达复用通道数多（已达131131个波，信道间隔个波，信道间隔0.5nm0.5nm））（（3 3））插入损耗大，插入损耗大，3-8dB3-8dB（（4 4））对温度和偏振敏感对温度和偏振敏感（（5 5））制作要求高制作要求高适用于实验室内用适用于实验室内用5二、光滤波器型二、光滤波器型1.1.光滤波器光滤波器（（1 1））含义：基于光学干涉原理产生的滤光作用实现波分复用功能含义：基于光学干涉原理产生的滤光作用实现波分复用功能 2 2））光滤波器的滤光作用：当有多个光波长输入时，只让某一特光滤波器的滤光作用：当有多个光波长输入时，只让某一特 定波长通过。

定波长通过3 3））实现光滤波的器件：实现光滤波的器件：F-PF-P干涉仪，介质薄膜干涉滤光片（干涉仪，介质薄膜干涉滤光片（DTFDTF ），），马赫马赫- -曾德（曾德（MZMZ））干涉仪、光纤光栅等干涉仪、光纤光栅等光滤光滤 波器波器62.介质薄膜型（介质薄膜型（DTFDTF））------属于光交互型属于光交互型 WDM WDM 器件器件（（1 1）工作原理：由多个介质薄膜滤光片组成，每个滤光片具有滤光）工作原理：由多个介质薄膜滤光片组成，每个滤光片具有滤光 作用，且有不同的透射和反射波长当有一多波长信号入射到该复作用，且有不同的透射和反射波长当有一多波长信号入射到该复 用器上时，复用器可分出各波长信号，实现波分复用或解复用用器上时，复用器可分出各波长信号，实现波分复用或解复用7（（2 2）特点：）特点：a.a.插入损耗低，结构稳定，小型化插入损耗低，结构稳定，小型化b.b.隔离度高，信号通带内较平坦，与偏振无关，温隔离度高，信号通带内较平坦，与偏振无关，温度稳定性好度稳定性好c.c.复用通道数不多（复用通道数不多（4-84-8波长）波长）83. 3. 光纤光栅滤波器光纤光栅滤波器 （（1 1））光纤光栅：在光纤芯区其折射率沿轴向周期性变化。

光纤光栅：在光纤芯区其折射率沿轴向周期性变化具有滤光作用具有滤光作用 （（2 2））布拉格光纤光栅滤波器的特性：周期比较短的光栅布拉格光纤光栅滤波器的特性：周期比较短的光栅这种光栅存在一个布拉格光栅的反射波长这种光栅存在一个布拉格光栅的反射波长光导纤维中布拉格光栅滤波器光导纤维中布拉格光栅滤波器9（（3 3））光纤光栅的波分复用器光纤光栅的波分复用器（（4 4）特点：）特点：a.a.设计制造方便，成本低设计制造方便，成本低b.b.滤光特性理想，带内十分平坦，带外又十分陡峭滤光特性理想，带内十分平坦，带外又十分陡峭c.c.对温度敏感，采取温度补偿措施对温度敏感，采取温度补偿措施d.d.插入损耗小，与其他器件组成复用器后插入损耗大插入损耗小，与其他器件组成复用器后插入损耗大104.4.马赫马赫- -曾德干涉仪（曾德干涉仪（MZMZ））（（1 1））MZMZ干涉仪：有两个输入端口，两个输出端口，以干涉仪：有两个输入端口，两个输出端口，以 两个光路长度有两个光路长度有 差的光波导组成调整好两个光差的光波导组成调整好两个光 路的长度差路的长度差 ，可以实现分波合波可以实现分波合波。

2 2）图）图( (见下页见下页) )为三个为三个MZMZ干涉仪构成的四波分复用器干涉仪构成的四波分复用器（（3 3））特点：特点：a.a.可做成平板光波导形式，便于集成可做成平板光波导形式，便于集成b.b.复用信道数多，信道间隔小（复用信道数多，信道间隔小（128128个信道、间个信道、间 隔隔5GHZ5GHZ））1112三、耦合器型三、耦合器型利用光纤之间或平面光波导之间的耦合来实现波分复用利用光纤之间或平面光波导之间的耦合来实现波分复用1. 1. 熔融光纤型光波分复用器熔融光纤型光波分复用器——表面交互式器件表面交互式器件(1)(1)原理：将两根光纤或多根光纤（不去包层）加热，拉锥，原理：将两根光纤或多根光纤（不去包层）加热，拉锥， 熔熔融在一起组成一个波分复用器融在一起组成一个波分复用器13（（2 2）特点：）特点：a.a.制造工艺简单，插入损耗小制造工艺简单，插入损耗小 b. b.复用信道数少复用信道数少c.c.温度稳定性好温度稳定性好d.d.隔离度差隔离度差142. 2. 平面波导型平面波导型（（1 1））原理：在平面型基底材料上（硅片）上采用半原理：在平面型基底材料上（硅片）上采用半 导体加工工艺做成平面波导结构，实现波分复用。

导体加工工艺做成平面波导结构，实现波分复用1*81*8波分复用器见下页）波分复用器见下页）（（2 2）特点：）特点：a.a.便于集成便于集成b.b.复用信道数较大，信道间隔较宽（复用信道数较大，信道间隔较宽（4-324-32个，信道个，信道 间隔间隔1-5nm1-5nm））c.c.信号带内不够平坦信号带内不够平坦d.d.对温度敏感对温度敏感e.e.插入损耗偏大（约插入损耗偏大（约10dB)10dB)1516四、阵列波导光栅（四、阵列波导光栅（AWGAWG））型型1.AWG1.AWG：：N N个个输入波导，输入波导，N N个输出波导，两个平面耦合个输出波导，两个平面耦合 波导，一个平板阵列波导光栅波导，一个平板阵列波导光栅172.2.特点特点: :(1) (1) 结构紧凑，易于集成化结构紧凑，易于集成化(2) (2) 复用信道多，信道间隔小（复用信道多，信道间隔小（8-1288-128个，波长间隔个，波长间隔 15nm-0.2nm)15nm-0.2nm)(3) (3) 通带频带宽（但带内顶部不够平坦）通带频带宽（但带内顶部不够平坦）(4) (4) 插入损耗小插入损耗小(5) (5) 对温度和偏振较敏感对温度和偏振较敏感18五、目前五、目前DWDMDWDM系统中的波分复用器系统中的波分复用器1.3dB 1.3dB 耦合器串接而成的合波器耦合器串接而成的合波器(1)3dB(1)3dB耦合器（耦合器（2*22*2星形耦合器）星形耦合器）特性：特性：a.a.只能做合波器，不能做分波器只能做合波器，不能做分波器b.b.插入损耗大，串接一个损耗插入损耗大，串接一个损耗3dB3dB19(2) (2)用用3dB3dB耦合器组成的耦合器组成的1*81*8合波器合波器202.2.目前目前DWDMDWDM系统中的波分复用器系统中的波分复用器各厂商各厂商WDMWDM器件应用情况器件应用情况厂商厂商 波长数波长数 合波器合波器 分波器分波器Alcatel 16 DTF DTFAlcatel 16 DTF DTFSiemens 16 Siemens 16 无源耦合器无源耦合器 DTFDTFErissionErission 8 8、、16 16 无源耦合器无源耦合器 DTFDTFLucent 16 Lucent 16 无源耦合器无源耦合器 AWGAWGNEC 32 AWG NEC 32 AWG 龙骨型平面阵列波龙骨型平面阵列波 导导Nortel 16 DTF DTFNortel 16 DTF DTF古河电工古河电工 8 8 无源耦合器无源耦合器 DTFDTFCienaCiena 16 16 无源耦合器无源耦合器 光纤光纤BraggBragg光栅光栅21第三节：波分复用器的主要性能参数第三节：波分复用器的主要性能参数一、插入损耗一、插入损耗 • • 定义：定义：i i信道的插入损耗信道的插入损耗 ：：输入口波长为输入口波长为 的光功率的光功率：：对应端口的输出光功率对应端口的输出光功率2. 2. 指标：对指标：对8 8波分复用器，要求波分复用器，要求A<11dBA<11dB分分 波波 器器1 1 2 222二、信道隔离度（或串扰）二、信道隔离度（或串扰）1. 1. 串扰定义为：串扰定义为：i i信道对信道对j j信道的串扰信道的串扰dBdB: : 在对应端口波长在对应端口波长 的输出光功率的输出光功率: : 在非对应端口波长在非对应端口波长 的输出光功率的输出光功率2. 2. 隔离度：隔离度：j j信道对信道对I I信道的隔离度信道的隔离度指标：指标： 25dB25dB3. 3. 信道宽度：指各信道之间为避免串扰应具有的波长信道宽度：指各信道之间为避免串扰应具有的波长间隔。

间隔分分 波波 器器1 12 2i i j j2324。