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* 5.4 光波复用器--波长选择性器件 光纤波分复用（WDM）传输系统的关键器件。包括光波分复用器(合波器)和光波分去复用器(分波器)。 波分复用是光纤通信特有的技术。细分Wavelength Division Multiplex和Dense Wavelength Division Multiplex 。WDM可跨越光纤通信的三个窗口，DWDM在各窗口的间隔小于100GHz。WDM与FDM相比，FDM的信道间隔更窄，可到几个GHz。 棱镜型 衍射光栅型 干涉型 一般类型 干涉膜滤光片型F-P型 M-Z型 5.4.1 棱镜型波分复用器 利用分光棱镜对不同波长的光有不同的折射率，因而各波长从棱镜输出有不同的折射角（或从不同输入角输入有同一输出方向）这一原理进行复用与去复用。 t λ1 λ2 λ3 输入光纤λ1λ2λ3 棱镜型光波复用器示意图 输出光纤 t ） 对色散率较大的火石玻璃,色散率在10-4 - (-5)/nm量级,若分辨WDM系统载波间隔为0.4nm的载波,棱镜有效底宽？ 8cm 5.4.2 衍射光栅型波分复用器 光栅比棱镜分光有很大优势，是制作波分复用器的主要分光元件。 输出光纤 输入光纤λ1…λn 自聚焦透镜 光栅 光栅型波分复用器结构示意图 光栅周期数 光谱衍射级次 1/4LP 同一例子，取1级衍射，需要4000个周期数（栅条），对于 1200条/mm的光栅只要4mm. 5.4.3 干涉型波复用器 1.干涉滤光片(膜)型—干涉原理制成的滤光片 由厚度为四分之一波长的、高低折射率材料交替的两组膜系相对组合在一起组成-G(HL)N(LH)NA。谱范围任选，可达几十nm，最小埃量级。 峰值透过率 光学性能参数 通带半宽度 中心波长 透明基片G HLHLHLHLLHLHLHLH T λ λ0 Tmax Δλ 透－通，不透（反）－阻 第一个滤光片对波长λ1是阻带，使λ1的光几乎全反射而被分离出来；同理第二个滤光片是λ2的阻带，将波长λ2的光分离而出；如此等等。 干涉滤光片光波复用器 λ1λ2λ3 λ4 …… λm λ1 λ2 λ3 λ4 …… λm 2.F-P型光波复用器( Fabry-Peyrot腔型滤波器) F-P腔用途非常广泛。块状型和光纤型的F-P腔工作原理一样。 （一般滤波器以外的特性参量：自由光谱区，精细度） L M1 M2 t1 r1 r2 t2 等效结构 内表面镀高反膜 形成腔体 Ai … A4 A3 A2 A1 相邻光束的幅度相差系数 A1/A2 = 相位差 功率传输系数 T＝Tout/Tin 谐振波长－频率 A2= r1· r1 · Ai · t1 · t2 A1= Ai · t1 · t2 设 t1 = t2 ，r1 = r2 ， T=t2, R=r2 ； 由 T＝Tout/Tin T f 精细度（F∝R） FSR 3dB带宽 自由光谱区（谐振间隔） F1(R) F2(R) F-P滤波器特性参数 (精细度,自由光谱区,3dB带宽 ，峰值透过率) 峰值透过率 谐振曲线的锐度 F-P复用器的选频作用到底有多少载波数能滤出来？显然其自由光谱区必须大于信道复用信号的载波频谱总宽度。入射光波光谱宽度小于谐振频率间隔（自由谱域）。 fm fm+1 f F-P支持的载波数目N：N=F/6.4 精细常数F由反射率决定，光纤类的F-P腔虽可以做到数百，但单级F-P腔的精细度还是受到限制。为了提高F值，采用串联方式。 a)串接F-P腔光滤波器－两腔长度整数m倍的关系 短腔谐振谱 长腔谐振谱 串接腔谐振谱 f f f 结 论 短腔的自由谱域, 长腔的3dB带宽, 精细度提高m倍. b)游标式级联F-P腔光滤波器－腔长接近 腔1 腔2 级联腔 f f f 有效提高精细度，作为解复用器，可增加支持的载波数。 c)光纤F-P腔光滤波器－“在线”元件 其他用途：稳频，测谱结构，高灵敏度的传感器……。 光 纤 自聚焦棒 自聚焦棒 光 纤 光 纤 光 纤 光 纤 光 纤 光 纤 光 纤 小自由谱域