DWDM系统中可调谐光滤波器的发展与应用.doc

DWDM系统中可调谐光滤波器的发展与应用摘要:可调谐光滤波器是未来全光网络中的核心光器件,在DWDM系统中发挥着重要作用。文章对几种常用及极具发展潜力的可调谐光滤波器的原理以及最新进展进行了介绍,最后给出了可调谐光滤波器在可重构光分叉复用、光性能监测以及可调激光器方面的应用。关键词:可调谐光滤波器;密集波分复用;可重构光分叉复用;光性能监测引言可调谐光滤波器(TOF)与可调谐激光器并称为光通信网络与系统中最为关键的两大光器件,随着密集波分复用(DWDM)信道数的增加,实现窄带宽的滤波,大功率的激光输出成为研究热点。由于TOF和激光源的结合就成为可调谐激光器,因而TOF的发展不可避免的成为DWDM系统中的重中之重。目前DWDM系统普遍达到80路及以上的波分复用,基于各种技术的TOF也相应具备调谐范围宽、调谐速率快,窄带宽、驱动功率低,插入损耗小,隔离度高等特点。近年来,光学滤波的技术种类越来越多,根据不同技术制成的TOF由最初的TFF型、F-P腔型发展到声光可调谐滤波器(AOTF)型、微环谐振腔型、光子晶体型、光纤光栅型等。本文简介几种极具发展潜力的TOF的发展与应用。可调谐光波长滤波器(TOF)(TFF)介质膜滤波器(TFF)技术是WDM系统商用后最成熟的波分复用技术,这一技术的核心在于介质薄膜滤光片。TFF型TOF工作原理为:在玻璃衬底上镀膜,多层膜的作用使光产生干涉选频。介质膜型光滤波器对滤光片的制备有很强的依赖性,薄膜工艺的发展成为制约这种滤波器发展的主要因素,特别是高达200层的膜系对基板的应力作用以及基板厚度、类型和线膨胀系数对器件通带的波纹度(Ripple)、色散等关键指标的影响很大。目前TFF型光滤波器的关键技术难点在于提高器件隔离度和器件的消偏振。提高隔离度常用的方法是利用多个F-P腔的级联达到滤波的通带平坦,F-P腔数目越多,滤出波形的矩形度越好,然而多腔滤波片带来的负面影响是Ripple随腔数增大,这将直接影响到输出光的功率稳定性。对此,HermanVandestadt对不同数目的腔叠加的反射率匹配条件进行了详细的分析,通过调整中间F-P腔其与两边的各腔反射镜的反射率达到匹配[1]。TOF的消偏振问题近年来有很多研究,文献[2]通过薄膜矩阵算法将滤波片间隔层混以高低折射率混合的材料,对准偏振光的中心波长,文献[3]通过特征矩阵找到满足不同偏振光反射率相同的折射率材料,实现偏振光的带宽重合。基于TFF技术国外已经发展了两种技术,一个是日本的SANTEC公司,该技术使用非均匀多腔薄膜滤光片通过机械推拉改变腔长滤波,另一个是美国Optoplex公司申请的三端口TOF专利,通过转动滤波片的角度来实现波长可调。图5为基于Optoplex公司三端口TOF专利设计两端口TOF原理图。图1一种消偏振的两端口可调谐光滤波器在近年的DWDM市场中,TFF技术波分复用器件占据一半份额,考虑到运营商对短期运营成本的考虑,在未来的2-3年内基于TFF技术的TOF仍将在DWDM系统中占据主导地位。2010年滤波片生产厂商lightwaves2020公司开始推出可调谐光滤波器模块,据悉该公司已推出基于其特有镀膜、器件微型化等技术的Alpha可调F-P型滤波器,其中一种基于TFF技术的滤波器利用步进电机驱动滤波片角度,具有3dB带宽小于0