第九章光纤通信复用技术.ppt

* 基于MZI的集成的四波分复用/解复用器 3.光栅型光波分复用器 定义：光栅是指在一块能够透射或反射的平面上刻出一系列平行且等距的槽痕，形成许多具有相同间隔的狭缝，可使入射的多波长复合光分散为各个波长分量的光，或者相反，使入射的多个不同波长的光聚集为复合光。 光栅对不同波长光的衍射角不同，不同波长成分的光信号将以不同的角度出射. 光栅型光波分复用器原理图 传统的透镜作准直器件 自聚焦透镜作准直器件 光栅种类较多，但用于DWDM系统中的主要是闪耀光栅，闪耀光纤能使入射光方向矢量几乎垂直于光栅表面上执行反射的沟槽平面，形成所谓的利特罗（Littow）结构，可以提高衍射效率，降低插入损耗。Littow结构的光栅方程为： 对于Littrow安装方式，i≈θ，因而器件的角色散本领为： 光栅的总槽数N和k成正比，因此，要得到性能好的光栅，总槽数N应尽量多，光栅常数d尽量小，并尽量选用高的衍射级数。 4. 多层介质膜滤波器 利用多层介质膜的滤光作用选择波长，使某波长的光通过，其他波长的光被反射。 介质膜滤波器由多层不同折射率的介质膜组合而成，一层为高折射率一层为低折射率相间组成。通过选择薄膜层的几何结构及折射系数，两层之间的多个反射引起的干涉就会把需要传输的波长透射出去，并把其余的波长通过介质膜反射回来。 4.介质膜滤波器 当光程差等于光波长的整数倍时，A1和A2 同相相长而形成强的透射波。 将多个波长的滤波器以一定的结构如图所示组合起来，可构成所需信道数的解复用器 信道1 信道2 信道8 信道7 ?1, …?8 ?1 ?2 ?8 ?7 公共端 MI滤波器优缺点 ： 优点是可实现结构稳定的小型化器件，信号通带较平坦，与极化无关，温度特性很好，可达0.001nm/℃。 缺点是插入损耗随复用通路数增多而加大，所以通路数不会很多。 5.光纤布喇格光栅（FBG）型波分复用器 定义：是一种反射型光纤光栅，可以用作一个波长选择性的反射镜，使正向传输模同反向传输模之间发生耦合，这种光纤光栅只对在布喇格波长及其附近很窄的波长范围内的光发生反射，而不影响其他波长的光通过，光栅实际上就成为一个窄带的反射滤波器。 设两列波沿着同一方向传播，其传播常数分别为β0和β1，布喇格相位匹配条件为： 假设传播常数为β0的光波从左向右传播，如果满足相位匹配条件： 则这个光波的能量可以耦合到沿它相反的方向传播的具有相同波长的反射光中去。β0=2πneff/λ0，其中λ0为输入光的波长，neff为波导或光纤的有效折射率。也就是说，如果λ0=2neffΛ，光波将发生反射，这个波长λ0就称为布喇格波长。 随着入射光波的波长偏离布喇格波长，其反射率就会降低，如图所示 利用光纤光栅的选择反射作用可以制作出光环形器（Optical Circulator） 环形器的工作原理是任何一路光波信号从其一个端口输入，将从其下一个环绕环形器的相邻接口输出 。 FBG解复用器 在光纤中多波长的光从左到右进行传输，经过了环形器的端口1 和λ2，波长λ2在FBG 中被反射进入端口2，之后就从端口3 下路。 6.阵列波导光栅（AWG）型波分复用器 阵列波导光栅（AWG：Array Waveguide Grating）集成阵列波导光栅是一种平面光波导的无源器件。 由输入波导、两个聚集平面耦合波导、阵列波导光栅和输出波导构成。 构成阵列波导光栅的是许多长度按ΔL 依次线性递增的光臂构成，利用相邻的波导的长度差别来产生在输出端耦合器处所需的相位关系。 AWG结构和工作原理 AWG l1 l2 l3 l4 l1 l2 l3 l4 当多波长信号被激发进某一输入波导时，此信号将在第一个平面波导中发生衍射而耦合进阵列波导。 光经过不同的波导路径到达第二个平面耦合波导时，产生不同的相位延迟，在第二个耦合波导中相干叠加。 在不同通路中选路的波长之间的相位差可以使这些从同一个输入端来的信号选路到不同的输出端，在输出端的各光纤上可获得具有一定排列顺序的单波长信号。 如果输入端只有单路的多波长信号，则构成1×N的解复用器；如果输入端为M 路多波长信号，则构成M ×N的光路由器。 AWG型光波分复用器的优点 AWG型光波分复用器具有波长间隔小，信道数多，适于批量生产，重复性好，可以和有源器件集成组成OEIC 等优点。 9.3.4 光波长转换器（OTU） 开放式DWDM系统的特点是复用终端光接口没有特别的要求，为了把SDH系统接入开放式DWDM复用系统中，开放式DWDM系统必须依靠波长转换器这一关键器件来实现波长转换，将复用终端的光信号转换成指定的波长。 定义：光波长转换器（OTU）是把某一个波长的输入光信号转换成另一个波长或者同一个波长的输出光信号的器件。 光电型（O/E