第四章光波分復(fù)用器

第四章光波分復(fù)用器第一頁，共42頁。第四章

光波分復(fù)用/解復(fù)用器C,L,Sbands,ITU-grad第二頁，共42頁。在高容量光通信系統(tǒng)、接入網(wǎng)、全光網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域中，光纖頻帶資源有著廣泛應(yīng)用前景。同時(shí)在構(gòu)成光纖網(wǎng)絡(luò)中的光纖、光纜動態(tài)狀況監(jiān)測也用到WDM技術(shù)。第四章

光波分復(fù)用/解復(fù)用器第三頁，共42頁。1310/1550nmWDM雙波長復(fù)用CWDM粗波分復(fù)用 Spacing:20nm,l=1310–1610nm,共有12信道可用信道間隔大,對各器件的指標(biāo)要求降低,不需冷卻和溫控,到具有低耗、廉價(jià)(低30-40%)、可靠性高、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。用于局域網(wǎng)和城域網(wǎng)第四章

光波分復(fù)用/解復(fù)用器第四頁，共42頁。第四章

光波分復(fù)用/解復(fù)用器DWDM–DenseWDMSpacing:100GHz(~0.8nm),50GHz,1552.52nmChannel#:16,32,40第五頁，共42頁。2.主要技術(shù)第四章

光波分復(fù)用/解復(fù)用器第六頁，共42頁。3.干涉膜型光波分復(fù)用器

由雙光纖、自聚焦透鏡和多層介質(zhì)膜構(gòu)成。其光學(xué)膜一般鍍制成截止(短波或長波截止)濾光片或帶通濾光片。如1310／1550nm的波分復(fù)用器第四章

光波分復(fù)用/解復(fù)用器第七頁，共42頁。

選用超窄帶濾光片時(shí)，可構(gòu)成密集型波分復(fù)用器。復(fù)用間隔可小至lnm。單窗口二波密集型波分復(fù)用器.第四章

光波分復(fù)用/解復(fù)用器第八頁，共42頁。4.嵌入式光纖波分復(fù)用器

由超薄型光學(xué)濾光片和光纖嵌入玻璃或金屬基體構(gòu)成。在基體上開有一定夾角口兩個(gè)直槽，將光纖置于直槽固定。切一8～20角度間隙，將濾光片插入其中，將另一根光纖置于另一槽中固定

第四章

光波分復(fù)用/解復(fù)用器第九頁，共42頁。5.多層介質(zhì)膜濾波器:

HL…H(LLt)HrLi(2NH)LiHr(LtL)H…LH

由厚度為1/4l的高反低反介質(zhì)膜周期性堆積而成，兩膜具有不同折射率。Dl越小，層數(shù)越多。200GHz間隔,幾十層數(shù)。串接使用，用于8信道或與Interleaver組合。第四章

光波分復(fù)用/解復(fù)用器第十頁，共42頁。

優(yōu)點(diǎn):信道數(shù)靈活,插損和PDL低,信道串?dāng)_小，無須溫控

缺點(diǎn):信道間隔難以小于200GHz,插損和成本隨信道數(shù)而增加，插損均勻性差,分立體器件，封裝復(fù)雜。第四章

光波分復(fù)用/解復(fù)用器第十一頁，共42頁。6.耦合型WDM

平面波導(dǎo)或熔錐光纖WDM。波長間隔大,用于1310/1550nmWDM系統(tǒng),980/1550nm和1480/1550nmEDFA雙波長復(fù)用第四章

光波分復(fù)用/解復(fù)用器第十二頁，共42頁。第四章

光波分復(fù)用/解復(fù)用器C:耦合強(qiáng)度，a:為兩光纖熔拉后錐體截面寬度，n2:芯層折射率，V:歸一化頻率，C隨光波長而增大。通過熔拉技術(shù)調(diào)節(jié)兩光纖的芯距和長度，可精確控制功率的轉(zhuǎn)移,使不同波長的光從不同端口輸出

P2=P1cos2(CL)P4=P1sin2(CL)第十三頁，共42頁。第四章

光波分復(fù)用/解復(fù)用器應(yīng)用第十四頁，共42頁。7.光纖光柵(FG)

UV光誘導(dǎo)的纖芯折射率周期L變化第四章

光波分復(fù)用/解復(fù)用器UVbeam-1-1+1+1第十五頁，共42頁。第四章

光波分復(fù)用/解復(fù)用器最簡單的正弦型FG，折射率:L:周期，neff:有效折射率，dn:折射率調(diào)制深度10^(-4～-2).前向和后向兩種模式間的耦合波方程

K=pd／lB是耦合系數(shù),d=b+-b--

2p/Lzz邊界條件:第十六頁，共42頁。第四章

光波分復(fù)用/解復(fù)用器反射主峰帶寬近似有d=b+-b--

2p/L,d=0即動量守恒或相位匹配,lB=2neffL,此時(shí)有最大反射率第十七頁，共42頁。第四章

光波分復(fù)用/解復(fù)用器第十八頁，共42頁。第四章

光波分復(fù)用/解復(fù)用器第十九頁，共42頁。第四章

光波分復(fù)用/解復(fù)用器第二十頁，共42頁。第四章

光波分復(fù)用/解復(fù)用器第二十一頁，共42頁。

優(yōu)點(diǎn):可任意選擇反射波長和帶寬,反射帶寬可很窄,適合DWDM,反射率可接近100%

缺點(diǎn):有較高的回波反射,必須使用光隔離器,每一信道均需要昂貴的光環(huán)行器,插損和成本隨信道數(shù)而增加,插損均勻性差,分立器件,需要溫控和應(yīng)力補(bǔ)償,只適用于低信道數(shù)第四章

光波分復(fù)用/解復(fù)用器第二十二頁，共42頁。第四章

光波分復(fù)用/解復(fù)用器第二十三頁，共42頁。第四章

光波分復(fù)用/解復(fù)用器其它應(yīng)用:色散補(bǔ)償?shù)诙捻?，?2頁。分布反饋式(DBF)激光器

第四章

光波分復(fù)用/解復(fù)用器第二十五頁，共42頁。光纖光柵傳感器

第四章

光波分復(fù)用/解復(fù)用器第二十六頁，共42頁。第四章

光波分復(fù)用/解復(fù)用器8.光柵型由光柵、透鏡和光纖陣列構(gòu)成的WMD器件。信道間隔可達(dá)100GHz,信道數(shù)高第二十七頁，共42頁。第四章

光波分復(fù)用/解復(fù)用器

9.刻蝕光柵(EG)

2D平面光柵光譜儀

輸入、輸出波導(dǎo)(狹縫)、聚焦反射鏡和光柵集成在同一平面上。集成光器件

第二十八頁，共42頁。第四章

光波分復(fù)用/解復(fù)用器

優(yōu)點(diǎn):光譜分辨率高,輸入和輸出在光柵同一側(cè),尺寸小,可用于信道數(shù)更高(64,128ch)的DWDM系統(tǒng)缺點(diǎn):垂直和光滑的亞波長周期鋸齒光柵制備難度大第二十九頁，共42頁。10.陣列波導(dǎo)光柵(AWG)

由輸入、輸出波導(dǎo)、兩個(gè)星型耦合器和陣列波導(dǎo)集成在同一平面上。集成光器件InputDLSlabWGsArrayedWGsOutput第四章

光波分復(fù)用/解復(fù)用器第三十頁，共42頁。第四章

光波分復(fù)用/解復(fù)用器第三十一頁，共42頁。第四章

光波分復(fù)用/解復(fù)用器AWG-閃爍的多縫衍射第三十二頁，共42頁。50Slits1000Slits第四章

光波分復(fù)用/解復(fù)用器第三十三頁，共42頁。*高斯型AWG5的BPM模擬結(jié)果Slab1Slab2lcm第四章

光波分復(fù)用/解復(fù)用器第三十四頁，共42頁。第四章

光波分復(fù)用/解復(fù)用器*光柵方程

Ns(l)dsinq+Na(l)DL–Ns(l)d1sinq1=ml

Ns(l)d

x/f+Na(l)DL–Ns(l)d1x1/f1=ml

Na

DL=mlc

Blazingangle@m-th干涉級

Dl/Dx=Dlch/d,

Dispersionequation

*TypicalData

AWG16,lc=1.55mm,Dlch

=0.8

nm

M=100,m

=59,DL=63mm,R=11.35mm.IL=2.5dB,CT<-28dB.

第三十五頁，共42頁。第四章

光波分復(fù)用/解復(fù)用器*光譜平坦型AWG技術(shù)第三十六頁，共42頁。*PLC制備技術(shù)

A.平板波導(dǎo)生長

SiO2/Si系列：PECVD，F(xiàn)HDInGaAsP/InP系列：MOCVDPolymer材料:SpinCoatingB.光刻(Photomask,UV,沖洗)+干式RIE陡直光滑SidewallsIL,CT

要求：應(yīng)力平衡，Dn<4x10-4,Dw,Dh<0.5mm第四章

光波分復(fù)用/解復(fù)用器第三十七頁，共42頁。*GaussianAWG40第四章

光波分復(fù)用/解復(fù)用器第