波分復(fù)用器的技術(shù)和原理分析

1、波分復(fù)用器的技術(shù)和原理分析*波分復(fù)用器的技術(shù)和原理*波分復(fù)用器的分類及特點(diǎn)*波分復(fù)用器的主要特性指標(biāo)*波分復(fù)用器的應(yīng)用及相關(guān)參數(shù)*波分復(fù)用器的封裝形式 WDM（波分復(fù)用器） * WDM 是將一系列載有信息、但波長(zhǎng)不同的光信號(hào)合成一束，沿著單根光纖傳輸；在發(fā)送端經(jīng)復(fù)用器(亦稱合波器，Multiplexer)匯合在一起，并耦合到光線路的同一根光纖中進(jìn)行傳輸?shù)募夹g(shù)；在接收端，經(jīng)解復(fù)用器(亦稱分波器或稱去復(fù)用器，Demultiplexer)將各種不同波長(zhǎng)的光信號(hào)分開，然后由光接收機(jī)作進(jìn)一步處理以恢復(fù)原信號(hào)。這種技術(shù)可以同時(shí)在一根光纖上傳輸多路信號(hào)，每一路信號(hào)都由某種特定波長(zhǎng)的光來傳送，這就是一個(gè)波長(zhǎng)信

2、道。在同一根光纖中同時(shí)讓兩個(gè)或兩個(gè)以上的光波長(zhǎng)信號(hào)通過不同光信道各自傳輸信息,稱為光波分復(fù)用技術(shù), 簡(jiǎn)稱WDM。 波分復(fù)用器技術(shù)波分復(fù)用器原理示意圖 用波長(zhǎng)分割復(fù)用器和解復(fù)用器(也稱合波/分波器)分別置于光纖兩端,實(shí)現(xiàn)不同光波的耦合與分離。波分復(fù)用器種類分類 光波分復(fù)用器的種類很多。應(yīng)用不同的領(lǐng)域，WDM 器件的技術(shù)要求和制造方法都不相同，大致可分為：*熔融拉錐型（一）*介質(zhì)膜型（二）*光柵型（三）*陣列波導(dǎo)型(AWG)（四）熔融拉錐型波分復(fù)用器（一） 當(dāng)2根單模光纖的纖芯充分靠近時(shí)，單模光纖中的2個(gè)機(jī)模會(huì)通過瞬逝波產(chǎn)生相互耦合，在一定的耦合系數(shù)和耦合長(zhǎng)度下，便可以造成不同波長(zhǎng)成分的波道分離，

3、而實(shí)現(xiàn)分波效果。介質(zhì)膜型波分復(fù)用器（二） 介質(zhì)膜型波分復(fù)用器的基本單元由玻璃襯底上交替地鍍上折射率不同的兩種光學(xué)薄膜制成，它實(shí)際上就是光學(xué)儀器中廣泛應(yīng)用的增透膜。圖下所示:光柵型波分復(fù)用器（三） 用于WDM中的主要是閃耀光柵，它的刻槽具有一定的形狀，如圖所示，當(dāng)光纖陣列中某根輸入光纖中的光信號(hào)經(jīng)透鏡準(zhǔn)直后，以平行光束射向閃耀光柵。由于光柵的衍射作用，不同波長(zhǎng)的光信號(hào)以方向略有差異的各種平行光束返回透鏡傳輸，再經(jīng)透鏡聚焦后，以一定規(guī)律分別注入輸出光纖之中。 陣列波導(dǎo)型(AWG)波分復(fù)用器（四） 波導(dǎo)陣列型光柵（Arrayed Waveguied Grating，AWG）器件的結(jié)構(gòu)如右所示，由輸入

4、輸出波導(dǎo)群，兩個(gè)盤形波導(dǎo)及AWG一起集成在襯底上而構(gòu)成。各波導(dǎo)路徑長(zhǎng)度差所產(chǎn)生的效應(yīng)與閃耀光柵溝槽作用相當(dāng)，從而起到光柵之用，輸入和輸出端通過扇形波導(dǎo)與AWG相連。當(dāng)某根輸入光纖中含有多波長(zhǎng)信號(hào)時(shí)，則在輸出端的各光纖中分別具有相關(guān)波長(zhǎng)的光信號(hào)。目前CWDM技術(shù)中應(yīng)用的復(fù)用器 濾波片型（一） 目前CWDM技術(shù)中應(yīng)用的復(fù)用器主要是薄膜濾波片型。商業(yè)化的8通道（1470-1610nm）薄膜濾波片型復(fù)用器的工作帶寬可達(dá)13nm，相鄰?fù)ǖ栏綦x度30dB以上，插損小于，偏振相關(guān)損耗不到，穩(wěn)定性好。目前CWDM薄膜濾波片型復(fù)用器的缺點(diǎn)是隨著通道數(shù)的增加，插入損耗增大，另外還需進(jìn)一步降低其成本。 熔融拉錐技術(shù)

5、就是兩根相同的光纖平行靠近，對(duì)其接觸部分高溫熔融，然后進(jìn)行拉伸成錐。兩個(gè)輸出端口的光功率與波長(zhǎng)相關(guān)，從而可以用來制作復(fù)用器/解復(fù)用器。拉伸經(jīng)歷60個(gè)耦合周期，波長(zhǎng)間隔就可以達(dá)20nm。熔融拉錐型復(fù)用器是全光纖型器件，具有插科損耗低和與光纖易耦合等優(yōu)點(diǎn)，更重要的是其單通道成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于薄膜濾波片型復(fù)用器的生產(chǎn)成本，十分適合城域網(wǎng)和接入網(wǎng)低成本的要求。不過由于偏振的影響，目前熔融拉錐型復(fù)用器的相鄰?fù)ǖ栏綦x度不高，國(guó)外和臺(tái)灣推出的產(chǎn)品的相鄰?fù)ǖ栏綦x度一般為13-15dB。同時(shí)其穩(wěn)定性能也不好。改善的一個(gè)辦法就是熔融拉錐耦合器與馬赫-曾德進(jìn)干涉儀相結(jié)合，但是馬赫-曾德干涉儀精度難以控制，仍然需進(jìn)一步研究

6、。另外封裝也需解決。 熔融拉錐（二）濾波片型波分復(fù)用器*寬帶波分復(fù)用器 WDM*三網(wǎng)合一 WDM-PON*粗波分復(fù)用器CWDMCoarse Wavelength Division Multiplexing *細(xì)波分復(fù)用器DWDMDense Wavelength Division Multiplexing *OADM光分插復(fù)用器Optical Add/Drop Multiplexer特殊波長(zhǎng)波分復(fù)用器產(chǎn)品特點(diǎn)低插入損耗 低偏振相關(guān)損耗高波長(zhǎng)帶寬隔離度環(huán)境穩(wěn)定性好應(yīng)用范圍WDM系統(tǒng) CATV寬帶波分復(fù)用器 WDM WDM-T1550R1310/1490可實(shí)現(xiàn)1550,1490/1310兩通信窗光信

7、號(hào)的合波（復(fù)用）與分波（解復(fù)用），使單根光纖傳輸容量倍增，還可實(shí)現(xiàn)單纖雙向通信，廣泛應(yīng)用于光纖網(wǎng)絡(luò)升級(jí)、擴(kuò)容或引入綜合新業(yè)務(wù)(廣播電視、電信、互聯(lián)網(wǎng)三網(wǎng)合一)等方面。產(chǎn)品特點(diǎn)低插入損耗低偏振相關(guān)損耗高波長(zhǎng)帶寬隔離度環(huán)境穩(wěn)定性好應(yīng)用范圍WDM系統(tǒng) CATV 激光器封裝三網(wǎng)合WDM-PON PON-WDM-T1550R1310/1490用于光模塊的封裝，可實(shí)現(xiàn)1550,1490/1310兩通信窗光信號(hào)的合波（復(fù)用）與分波（解復(fù)用），使單根光纖傳輸容量倍增，還可實(shí)現(xiàn)單纖雙向通信，廣泛應(yīng)用于光纖網(wǎng)絡(luò)升級(jí)、擴(kuò)容或引入綜合新業(yè)務(wù)(廣播電視、電信、互聯(lián)網(wǎng)三網(wǎng)合一PON+EOC)等方面。產(chǎn)品特點(diǎn)低插入損耗低偏

8、振相關(guān)損耗高波長(zhǎng)隔離度環(huán)境穩(wěn)定性好 應(yīng)用范圍寬帶波分復(fù)用系統(tǒng)城域網(wǎng)光纖CATV系統(tǒng)粗波分復(fù)用器CWDM CWDM能有效節(jié)省光纖資源和組網(wǎng)成本，它解決了光纖短缺和多業(yè)務(wù)透明傳輸兩個(gè)問題，主要應(yīng)用在城域網(wǎng)匯聚和接入層，并且可在短時(shí)間建設(shè)網(wǎng)絡(luò)并開展業(yè)務(wù)。由于CWDM具有低成本、低功耗、小體積等諸多優(yōu)點(diǎn)，是一種低價(jià)格、高性能的傳輸解決方案?，F(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用于城域網(wǎng)傳輸。產(chǎn)品特點(diǎn)低插入損耗低偏振相關(guān)損耗高通道隔離度環(huán)境穩(wěn)定性好 應(yīng)用范圍寬帶波分復(fù)用系統(tǒng)城域網(wǎng)光纖CATV系統(tǒng)CWDM單器件 CWDM單器件的工作波長(zhǎng)從1260-1610nm，主要有1270nm-1610nm 這18個(gè)波長(zhǎng)！單器件的是一個(gè)通道

9、！如圖所示：CWDM單器件FlyinCWDM 1470nmDWDM細(xì)波分復(fù)用器 DWDM其實(shí)和CWDM技術(shù)本質(zhì)上一樣，都是一種波分復(fù)用技術(shù)，一般認(rèn)為通道間隔小于的為DWDM。波長(zhǎng)間隔小于8nm，典型的波長(zhǎng)間隔為；而DWDM的信道間隔從到 , 100GHZ DWDM 波長(zhǎng)間隔0.8nm, 200GHZ DWDM波長(zhǎng)間隔 。100G跳片 特點(diǎn)：通帶插損小,波紋小,透射和反射各類度高,溫度穩(wěn)定性1pm/ 。 DWDM 由于插損很大，有時(shí)候根據(jù)客戶的要求要降低插損，所有我們可以用跳片來降低插損。比如16通道的DWDM模塊可以用8 skip 0來降低插損。4 skip 0和4 skip 1的區(qū)別如圖所示

10、：同樣8 skip 0 和8 skip1也是同意的意思.OADM光分插復(fù)用器 OADM是波分復(fù)用（WDM）光網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵器件之一，其功能是從傳輸光路中有選擇地上下本地接收和發(fā)送某些波長(zhǎng)信道，同時(shí)不影響其它波長(zhǎng)信道的傳輸。也就是說，OADM在光域內(nèi)實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)的SDH（電同步數(shù)字層次結(jié)構(gòu)）分插復(fù)用器在時(shí)域內(nèi)完成的功能，而且具有透明性，可以處理任何格式和速率的信號(hào)，這一點(diǎn)比電ADM更優(yōu)越。OADM的研究進(jìn)展和技術(shù)水平. 光分插復(fù)用器 (OADM:Optical Add/Drop Multiplexer) 光分插復(fù)用器結(jié)構(gòu)示意圖（1）插入損耗：ILInsertion Loss 由于光鏈路中使用波分復(fù)用設(shè)

11、備后,光鏈路損耗的增加量。 （2）回波損耗：RL-Return Loss 主要特性指標(biāo)主要特性指標(biāo)（3）信道隔離度：當(dāng)波長(zhǎng)11,12通過同一光纖傳送時(shí),在與分波器中輸入端12的功率與11輸出端光纖中混入的功率之間的差值。CWDM的相鄰隔離度是大于30dB,非相鄰的是大于40dB.（4）方向性：DIRDirectivity（5）PDL：Polarization Dependent Loss PDL是光器件或系統(tǒng)在所有偏振狀態(tài)下的最大傳輸差值。它是光設(shè)備在所有偏振狀態(tài)下最大傳輸和最小傳輸?shù)谋壤?PDL定義如下： PDL=-10log（Tmax/Tmin） 其中Tmax和Tmin分別表示測(cè)試器件的

12、最大傳輸和最小傳輸。（6）工作溫度Operating Temperature （7）儲(chǔ)藏溫度 Storage Temperature主要特性指標(biāo) CWDM和DWDM的區(qū)別 CWDM技術(shù)和普通WDM技術(shù)，DWDM技術(shù)本質(zhì)上一樣，都是一種波分復(fù)用技術(shù)，不同的是CWDM的通道間隔處于普通WDM和DWDM兩者之間。一般認(rèn)為通道間隔小于的為DWDM，通道間隔大于而小于25nm的為CWDM。而普通WDM則工作在1310nm，1490nm和1550nm兩個(gè)波長(zhǎng)上。CWDM和DWDM有一定的相似性，區(qū)別主要有3點(diǎn)：（1）CWDM光波通道間距較寬，同一根光纖上復(fù)用光波長(zhǎng)數(shù)比DWDM少 （2）CWDM光調(diào)制采用非

13、冷卻激光，用電子調(diào)諧；而DWDM采用的是冷卻激光，用溫度調(diào)諧。由于在一個(gè)很寬的光波長(zhǎng)區(qū)段內(nèi)溫度分布很不均勻，因此溫度調(diào)諧實(shí)現(xiàn)起來難度很大，成本也很高。CWDM避開了這一難點(diǎn)，因而大幅度降低了成本，目前CWDM系統(tǒng)成本一般只有DWDM的30%。（3）CWDM系統(tǒng)的功耗和物理尺寸比DWDM系統(tǒng)小。CWDM主要應(yīng) 用于城域網(wǎng)領(lǐng)域，DWDM更多是應(yīng)用于 廣域網(wǎng)中。熔融拉錐型 WDM用于光模塊的封裝，可實(shí)現(xiàn)兩通信窗光信號(hào)的合波（復(fù)用）與分波（解復(fù)用），使單根光纖傳輸容量倍增，還可實(shí)現(xiàn)單纖雙向通信，廣泛應(yīng)用于光纖網(wǎng)絡(luò)升級(jí)、擴(kuò)容或引入綜合新業(yè)務(wù)(廣播電視、電信、互聯(lián)網(wǎng)三網(wǎng)合一PON+EOC)等方面。產(chǎn)品特點(diǎn)低插入損耗低偏振敏感抗環(huán)境變化 應(yīng)用范圍光纖通信系統(tǒng)局域網(wǎng)光纖傳感器CATV系統(tǒng)濾波片型WDM和熔融拉錐型WDM區(qū)別 主要有3中不同點(diǎn)： （一） 隔離度不一樣，熔融拉錐型的隔離度比較低，一般最小的隔離度是大于17dB,濾波片型WDM的隔離度一般是反射隔離度是大于15dB,透射隔離度一般是大于30dB. （二）成本不一樣：熔融拉錐型的價(jià)格比較低，濾波片型WDM的價(jià)格比拉錐的貴點(diǎn)。波分復(fù)用器的參數(shù) *4,8,16,18-Channel CWDM Module*1*2 Port