光复用和解复用.doc

光复用和解复用光复用器和光解复用器波分复用系统的核心部件是波分复用器件, 即光复用器和光解复用器(有时也称合波器和分波器), 实际上均为光学滤波器, 其性能好坏在很大程度上决定了整个系统的性能。如图 4-13 所示。合波器的主要作用是将多个信号波长合在一根光纤中传输; 分波器的主要作用是将在一根光纤中传输的多个波长信号分离。 WDM 系统性能好坏的关键是 WDM 器件, 其要求是复用信道数量足够、插入损耗小、串音衰耗大和通带范围宽等。从原理上讲, 合波器与分波器是相同的, 只需要改变输入、输出的方向。 WDM 系统中使用的波分复用器件的性能满足 ITU-T 及相关建议的要求。图 4-13 DWDM 器件光波分复用器的种类有很多,大致可以分为四类:干涉滤光器型、光纤耦合器型、光栅型、阵列波导光栅( AWG )型。 光栅型波分复用器光栅型波分复用器属于角色散型器件, 是利用角色散元件来分离和合并不同波长的光信号。最流行的衍射光栅是在玻璃衬底上沉积环氧树脂,然后再在环氧树脂上制造光栅线,构成所谓反射型闪烁光栅。入射光照射到光栅上后, 由于光栅的角色散作用, 不同波长的光信号以不同的角度反射,然后经透镜会聚到图 4-14 ,不同的输出光纤,从而完成波长选择功能; 逆过程也成立, 如所示。闪烁光栅的优点是高分辨的波长选择作用, 可以将特定波长的绝大部分能量与其他波长进行分离且方向集中。闪烁光栅型滤波器具有优良的波长选择性, 可以使波长的间隔缩小到 左右。另外, 光栅型器件是并联工作的, 插入损耗不会随复用通路波长数的增加而增加, 因而可以获得较多的复用通路数, 已能实现 131 个波长间距为 的复用, 其隔离度也较好。当波长间隔为 1nm 时隔离度可以高达 55dB 。闪烁光栅的缺点是插入损耗较大, 通常有 3~8dB ,对极化很敏感,光通路带宽/ 通路间隔比尚不很理想,使光谱利用率不够高,对光源和波分复用器的波长容错性要求较高。此外, 其温度漂移随所用材料的热膨胀系数和折射率变化而变化, 典型器件的温度漂移大约为 / ℃, 比较大。若采用温度控制措施, 则温度漂移可以减少至 / ℃。因此, 对于波分复用器采用温控措施是可行和必要的。图 4-14 闪烁光栅波分复用器原理这类光栅在制造上要求较精密, 不适合于大批量生产, 因此往往在实验室的科学研究中应用较多。除上述传统的光纤器件外, 布拉格光纤光栅滤波器的制造技术也逐渐成熟起来, 它的制造方法是利用高功率紫外光波束干涉, 从而在光纤纤芯区形成周期性的折射率变化,精度可达每厘米 10000 线,如图 4-15 所示。布拉格光纤光栅的设计和制造比较快捷方便, 成本较低, 插入损耗很小, 温度特性稳定, 其滤波特性带内平坦, 而带外十分陡峭(滚降斜率优于 150dB/nm ,带外抑制比高达 50dB ),整个器件可以直接与系统中光纤熔为一体, 因此可以制作成信道间隔非常小的带通或带阻滤波器,目前在波分复用系统中得到图 4-15 光导纤维中布拉格光栅滤波器了广泛的应用。然而这类光纤光栅滤波器的波长适用范围较窄, 只适用于单个波长,带来的好处是可以随着使用的波长数而增减滤波器, 应用比较灵活。 介质薄膜型波分复用器介质薄膜滤波器型波