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1、波分复用器件波分复用器件( (WDM) )n波波分分复复用用技技术术是是在在一一根根光光纤纤中中传传输输多多个个波长信号从而提高传输容量的一种技术。波长信号从而提高传输容量的一种技术。n波波分分复复用用器器件件包包含含光光分分波波器器和和光光合合波波器器，它它的的作作用用是是将将多多个个波波长长不不一一的的信信号号光光融融入入一一根根光光纤纤或或者者将将融融合合在在一一根根光光纤纤中中的的多个波长不一的信号光分路。多个波长不一的信号光分路。n主主要要有有光光栅栅型型、干干涉涉滤滤波波片片型型、阵阵列列光光波导型和熔锥型四种基本形式。波导型和熔锥型四种基本形式。光纤通信光纤线路技术及器件波分复用
2、器件优秀课件光纤通信光纤线路技术及器件波分复用器件优秀课件AB光纤通信光纤线路技术及器件波分复用器件优秀课件单纤双向传输光纤通信光纤线路技术及器件波分复用器件优秀课件棱镜型光纤通信光纤线路技术及器件波分复用器件优秀课件光栅型光栅型n光栅是指具有周期性透射或反射结构的器件。光栅是指具有周期性透射或反射结构的器件。不同频率的光照射光栅时，由于衍射效应，透不同频率的光照射光栅时，由于衍射效应，透射或反射光将以不同的空间角度传播，就可将射或反射光将以不同的空间角度传播，就可将不同频率的光在空间进行合波或分波。不同频率的光在空间进行合波或分波。 闪耀光栅剖面图闪耀光栅剖面图 nBOE1 1 1 nL1L
3、2 1 1F1 透射式二元光学波分复用器件透射式二元光学波分复用器件光纤通信光纤线路技术及器件波分复用器件优秀课件光纤通信光纤线路技术及器件波分复用器件优秀课件干涉滤波片型干涉滤波片型n采用干涉滤波片来实现不同波长的光的采用干涉滤波片来实现不同波长的光的分离，实现分分离，实现分/合波功能。合波功能。n由于采用了微等离子体镀膜技术，介质由于采用了微等离子体镀膜技术，介质膜窄带滤光片的光学性能有了很大改善，膜窄带滤光片的光学性能有了很大改善，工艺也较为成熟。透过率高，带宽窄，工艺也较为成熟。透过率高，带宽窄，中心波长温度系数可小于中心波长温度系数可小于3pm/C。同同时，时，DWDM系统市场的日益
4、增长也使多系统市场的日益增长也使多腔介质膜窄带滤光片的批量成本降低。腔介质膜窄带滤光片的批量成本降低。光纤通信光纤线路技术及器件波分复用器件优秀课件干涉滤波片干涉滤波片 0 , 1， n 1， n 0n1L1n2L2光纤通信光纤线路技术及器件波分复用器件优秀课件光纤通信光纤线路技术及器件波分复用器件优秀课件介质薄膜滤波器的传输谱介质薄膜滤波器的传输谱光纤通信光纤线路技术及器件波分复用器件优秀课件介质薄膜型波分复用器件介质薄膜型波分复用器件信道信道1信道信道2信道信道8信道信道7窄带滤波器窄带滤波器 1, 8 1 2 8 7公共端公共端光纤通信光纤线路技术及器件波分复用器件优秀课件1547.71
5、555.71562.1-450介质膜波分复用器件各信道上光传输特性介质膜波分复用器件各信道上光传输特性波长波长(nm)功功率率光纤通信光纤线路技术及器件波分复用器件优秀课件光纤通信光纤线路技术及器件波分复用器件优秀课件光纤通信光纤线路技术及器件波分复用器件优秀课件光纤通信光纤线路技术及器件波分复用器件优秀课件波分复用技术的发展n1310nm/1550nm窗口的波分复用窗口的波分复用:仍用于接入网，很少用于长距离传输仍用于接入网，很少用于长距离传输n1550nm窗口的密集波分复用窗口的密集波分复用(DWDM):广泛用于长距离传输广泛用于长距离传输n1550nm窗口的稀疏波分复用窗口的稀疏波分复用
6、(CWDM):用于城域网用于城域网光纤通信光纤线路技术及器件波分复用器件优秀课件DWDMnDense Wavelength Division MultiplexernITU-T G692n信道间隔信道间隔： nm量级量级D D D Df1.6nm100G0.8nm50G0.4nm25G光纤通信光纤线路技术及器件波分复用器件优秀课件光纤通信光纤线路技术及器件波分复用器件优秀课件Frequency(THz)Wavelength(nm)Frequency(THz)Wavelength(nm)196.11528.77193.11552.52196.01529.55193.01553.33195.915
7、30.33192.91554.13195.81531.12195.81554.94195.71531.9192.71555.75光纤通信光纤线路技术及器件波分复用器件优秀课件光纤通信光纤线路技术及器件波分复用器件优秀课件CWDMnCoarse Wavelength Division Multiplexern稀疏波分复用、粗波分复用稀疏波分复用、粗波分复用n信道间隔信道间隔： 20nmn常用的波长为常用的波长为1470nm、1490nm、1510nm、1530nm、1550nm、1590nm以及以及1610nm。n正在考虑正在考虑1290nm、1310nm、1330nm、1350nm、1380n
8、m、1400nm、1420nm、1440nm光纤通信光纤线路技术及器件波分复用器件优秀课件阵列光波导型阵列光波导型(AWG)nArrayed Waveguide Grating光纤通信光纤线路技术及器件波分复用器件优秀课件光纤通信光纤线路技术及器件波分复用器件优秀课件熔锥型熔锥型n利用消逝波耦合原理进行分波或合波，即通利用消逝波耦合原理进行分波或合波，即通过熔拉两根单模光纤使两根光纤的纤芯相互过熔拉两根单模光纤使两根光纤的纤芯相互充分靠近，两个基模通过消逝波变为耦合模，充分靠近，两个基模通过消逝波变为耦合模，因而光功率可互易地由一根光纤转移到另一因而光功率可互易地由一根光纤转移到另一根光纤。根
9、光纤。n功率转移的大小与输入的两光波长和光纤的功率转移的大小与输入的两光波长和光纤的纤芯间距以及相互作用长度有关。可以通过纤芯间距以及相互作用长度有关。可以通过调节纤芯距和耦合长度来实现合波与分波。调节纤芯距和耦合长度来实现合波与分波。n它的优点是制作容易，使用方便，缺点是复它的优点是制作容易，使用方便，缺点是复用的两波长差较大，不适合于密度波分复用。用的两波长差较大，不适合于密度波分复用。 光纤通信光纤线路技术及器件波分复用器件优秀课件光梳状滤波器光梳状滤波器(Interleaver) n一种三端口光分波一种三端口光分波/合波装置合波装置 光纤通信光纤线路技术及器件波分复用器件优秀课件25G
10、HzInterleaver50GHzInterleaver100GHzInterleaver50GHzInterleaver200GHz Demux200GHz Demux200GHz Demux200GHz Demux200GHz Demux200GHz Demux200GHz Demux200GHz Demux100GHzInterleaver100GHzInterleaver100GHzInterleaver光纤通信光纤线路技术及器件波分复用器件优秀课件基于偏振干涉的光梳状滤波器基于偏振干涉的光梳状滤波器n偏振干涉系统：偏振干涉系统：起偏器起偏器P1、双折射晶体平行双折射晶体平行平板及检
11、偏器平板及检偏器P2 P1P2XZXYP145XYSF光纤通信光纤线路技术及器件波分复用器件优秀课件n透过起偏器的光场的振幅为透过起偏器的光场的振幅为A0，光通过光通过双折射晶体平行平板后在双折射晶体平行平板后在X、Y方向的分方向的分量分别为量分别为n no和和ne分别为寻常光和非常光的折射率分别为寻常光和非常光的折射率 光纤通信光纤线路技术及器件波分复用器件优秀课件XYP245光纤通信光纤线路技术及器件波分复用器件优秀课件XYP245光纤通信光纤线路技术及器件波分复用器件优秀课件XYP245光纤通信光纤线路技术及器件波分复用器件优秀课件XYP245光纤通信光纤线路技术及器件波分复用器件优秀课
12、件偏振滤波器偏振滤波器XYP245XYP245P1P2XYP145光纤通信光纤线路技术及器件波分复用器件优秀课件光纤通信光纤线路技术及器件波分复用器件优秀课件波分复用器件的性能指标 n中心波长及工作范围中心波长及工作范围n插入损耗插入损耗n波长隔离度、串扰：波长隔离度、串扰：远端串扰系数远端串扰系数 近端串扰系数近端串扰系数 WDM 1P1( 1)P2( 1)WDM 1P1( 1)P2( 1)光纤通信光纤线路技术及器件波分复用器件优秀课件光纤通信光纤线路技术及器件波分复用器件优秀课件光纤通信光纤线路技术及器件波分复用器件优秀课件AWG l2l2 l3 l4 l3 l4 l2l2 l3 l4 l
13、3 l4 l2l2 l3 l3 l4 l4 l2l2 光纤通信光纤线路技术及器件波分复用器件优秀课件AWGl1 l2 l3 l4l1 l2 l3 l4l1l1 l2 l2 l3 l3 l4 l4 AWGl1 l2 l3 l4l1 l2 l3 l4l1l1 l2 l2 l3 l3 l4 l4 光纤通信光纤线路技术及器件波分复用器件优秀课件光纤通信波段光纤通信光纤线路技术及器件波分复用器件优秀课件nS+：14501490nmnS：14901530nmnC：15301570nmnL：15701610nmnL+：16101650nm光纤通信光纤线路技术及器件波分复用器件优秀课件密集波分复用中的光源技术
14、密集波分复用中的光源技术 nDWDM系统中，信道间距小，各个光通道的系统中，信道间距小，各个光通道的波长稳定性极为重要。波长稳定性极为重要。ITU-T G.692规定了规定了DWDM系统中每通道允许的波长最大偏移量系统中每通道允许的波长最大偏移量小于小于1/5通道间隔。通道间隔。nDWDM系统中使用的主要为系统中使用的主要为DFB激光器，激激光器，激光器管芯的温度变化会引起材料折射率及腔长光器管芯的温度变化会引起材料折射率及腔长的变化，引起激光器的波长变化；激光器的老的变化，引起激光器的波长变化；激光器的老化同样会引起激光器的波长漂移，有必要采用化同样会引起激光器的波长漂移，有必要采用外部波长
15、基准锁定激光器的波长。外部波长基准锁定激光器的波长。n激光器波长的稳定技术就分基于温度反馈的波激光器波长的稳定技术就分基于温度反馈的波长控制技术和基于波长反馈的波长控制技术。长控制技术和基于波长反馈的波长控制技术。 光纤通信光纤线路技术及器件波分复用器件优秀课件基于温度反馈的波长控制技术基于温度反馈的波长控制技术 光纤通信光纤线路技术及器件波分复用器件优秀课件局限性局限性 n温度反馈波长稳定系统对于温度是闭环，温度反馈波长稳定系统对于温度是闭环，而对于波长则是开环。而对于波长则是开环。nDFB激光器的波长不仅与激光器的管芯激光器的波长不仅与激光器的管芯温度、注入电流等有关，还与激光器管温度、注
16、入电流等有关，还与激光器管芯的端面反射率有关。随着外界环境温芯的端面反射率有关。随着外界环境温度的变化及激光器的老化，激光器的波度的变化及激光器的老化，激光器的波长都会发生变化。长都会发生变化。 光纤通信光纤线路技术及器件波分复用器件优秀课件基于波长反馈的波长锁定技术基于波长反馈的波长锁定技术 光纤通信光纤线路技术及器件波分复用器件优秀课件波长检测方法波长检测方法 n利用原子的受激态吸收谱线及分子的振利用原子的受激态吸收谱线及分子的振动谱线动谱线n利用无源滤波器的通带滤波特性，通过利用无源滤波器的通带滤波特性，通过检测透过的光信号的强度变化来判断光检测透过的光信号的强度变化来判断光信号波长偏移
17、，目前信号波长偏移，目前DWDM可以采用这可以采用这种方法锁定激光器的波长种方法锁定激光器的波长 光纤通信光纤线路技术及器件波分复用器件优秀课件采用介质膜滤波片的波长锁定器采用介质膜滤波片的波长锁定器 光纤通信光纤线路技术及器件波分复用器件优秀课件光纤通信光纤线路技术及器件波分复用器件优秀课件光外调制光外调制n内调制：直接改变半导体激光器的注入电流内调制：直接改变半导体激光器的注入电流来进行的，不适应于高调制速率系统。来进行的，不适应于高调制速率系统。n外调制：当功率恒定的激光束进入利用电光外调制：当功率恒定的激光束进入利用电光效应、磁光效应、声光效应和其他效应制作效应、磁光效应、声光效应和其
18、他效应制作的光外调制器时，其输出端可以得到调制的的光外调制器时，其输出端可以得到调制的信号光。信号光。LD外调制器外调制器调制的调制的信号光信号光调制信号调制信号光纤通信光纤线路技术及器件波分复用器件优秀课件电光调制器n电光效应：对于某些电光晶体，如磷酸二氢电光效应：对于某些电光晶体，如磷酸二氢钾（钾（KDP）晶体、铌酸锂（晶体、铌酸锂（LiTaO3）晶体、晶体、砷化钾（砷化钾（GaAs）晶体等，当被施加电场时，晶体等，当被施加电场时，其折射率将发生微小的变化。其折射率将发生微小的变化。n泡科尔（泡科尔（Pockel s）效应：折射率的变化效应：折射率的变化量正比于外加电场强度量正比于外加电场
19、强度n克尔（克尔（Kell）效应：折射率的变化量正比于效应：折射率的变化量正比于外加电场强度的二次方外加电场强度的二次方n电光波导调制器的工作机理基于泡科尔效应，电光波导调制器的工作机理基于泡科尔效应，其形式和结构是多种多样的，有强度调制和其形式和结构是多种多样的，有强度调制和相位调制等。相位调制等。 光纤通信光纤线路技术及器件波分复用器件优秀课件相位调制的原理 光纤通信光纤线路技术及器件波分复用器件优秀课件电光强度调制 光纤通信光纤线路技术及器件波分复用器件优秀课件光纤通信光纤线路技术及器件波分复用器件优秀课件光纤通信光纤线路技术及器件波分复用器件优秀课件集成电光波导调制器 n采用分立元件制
20、作的光调制器不仅体积采用分立元件制作的光调制器不仅体积和重量大，而且调制电压很高，调制电和重量大，而且调制电压很高，调制电流很大，很难做到高速调制。集成电光流很大，很难做到高速调制。集成电光波导调制器的出现回避了上述的困难，波导调制器的出现回避了上述的困难，成为有发展前途的光调制器成为有发展前途的光调制器，其中以铌其中以铌酸锂光波导为基础的的集成光电器件最酸锂光波导为基础的的集成光电器件最为成熟。铌酸锂光波导一般是在铌酸锂为成熟。铌酸锂光波导一般是在铌酸锂基片上采用钛扩散或质子交换工艺形成基片上采用钛扩散或质子交换工艺形成。 光纤通信光纤线路技术及器件波分复用器件优秀课件光纤通信光纤线路技术及器件波分复用器件优秀课件光波导的制做 器件设计器件设计波导掩膜板波导掩膜板清洗基片清洗基片光刻波导图形光刻波导图形扩散、研磨和抛光扩散、研磨和抛光清洗基片清洗基片光刻电极图形光刻电极图形清洗基片清洗基片二次光刻电极图形二次光刻电极图形电镀电镀电极掩膜板电极掩膜板安装器件安装器件光纤通信光纤线路技术及器件波分复用器件优秀课件
