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在波分系统中通常将发光,对光进行放大以及产生光电转换的器件称之为有源器件例如光放激光器与此相反将那些不发光不对光进行放大也不产生光电转换的器件称之为无源器件波分系统中的无源器件种类较多主要有复用器解复用器分光器耦合器衰减器光开关等等本节课重点学习复用器和解复用器分光器和耦合器。
复用器和解复用器 所谓复用就是将发端多路不同波长的发射机输出的光信号合成到一根光纤上进行传输这个过程称之为复用用于实现复用这种功能的器件称之为复用器简称MUX,与此相反将来自一根光纤上的光信号分配给收端不同波长的接收机这个过程称之为解复用。用于实现解复用这种功能器件称之为解复用器简称DeMux复用器。复用器解复用器有时也称为合波器和分波器常用的复用器解复用器的类型有阵列波导光栅型(AWG),介质薄膜滤波器(TFF),梳状滤波器型(Interleaver)。
阵列波导光栅复用器
陈列波导光栅复用器一般由三部分组成输入端的波导光栅输出端的波导光栅中间的自由传播区的平板波导和弯曲波导光栅。基功能是将一束光中不同波长的光分解出来。 下面以40路的AWG解复用器为例说明其工作原理。当一束白光进入输入端的波导光栅会进行1:40的分光使之进入中间弯曲的波导阵列之中这时每一路光还是各种波长的光混在一起但是中间的弯曲波导阵列每一路的路径长度都不同因而对不同波长的光造成不同的相位延迟。这样使得对某个特定波长的光只在相应的输出端口形成建设性干涉建设性干涉是指当两束或多束具有特定相位关系的波相遇时由于波的叠加原理导致某些区域的振动强度增强形成明暗相间的条纹图案。这种现象不仅在光学领域有着广泛的应用也在物理学和其他科学领域中具有重要意义。就是波峰加波峰的增强型干涉在其一端口形成香蕉型干涉就是波峰加波谷这种相互抵消的干涉这样在输出波导光栅的某个特定端口只输出某个特定波长的光这样就将一束输入的白光分解为不同波长的光。AWG型复用器的特点是波长间隔小信道数量多通带平坦度好插损小等优点。非常适合超高速大容量的波分系统。代表了波分复用器件的发展方向。
当前波分系统中常用的40路48路复用器解复用器都是AWG型的。
介质薄膜滤波器 介质薄膜是由不同材料不同折射率十几层介质薄膜材料组合在一起每层蔳膜的厚度为1/4个波长一层为高折射率一层为低折射率交替叠合而成这样的结构使得介质薄膜滤光器对一些特定波长范围成通带对另外一些波长范围成阻带这样就形成了所要求的带通滤波特性。
介质薄膜滤波器有这些特点
1它与光纤参数无关可以做成结构稳定的小型化器件。
2信号通带平坦而且与极化无关。
3插损相对较小。
4支持通路数少。一般只能用于少于16波以下的系统。大于16波以上的系统的话既没有技术优势也没有成本优势。这时一般采用AWG型的器件。当前的话波分系统中常用的有两路的4路的8路的这三种固定波长上现的OADN器件都是介质薄膜滤波器型的。16波的OADMOptical Add-Drop Multiplexer即光分插复用器系统目前也基本不再使用。
固定波长上下的介质薄膜滤波器单板种类很多。例如4路的OADM单板分为1-4路5-8路等等。一直到36-40波这10种不同的单板这样的话对波长的规划运维的管理备件的管理都是很大的挑战。在这种情况下波长可配置的分差复用ROADMReconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer可重构光分插复用器就应运而生了。
梳状滤波器 梳状滤波器是由很多按照一定频率间隔相同排列的通带和阻带即让某些特定范围的信号通过梳状滤波器的特性曲线就像梳子一样故称之为梳状滤波器在80波的波分系统中梳状滤波器(Interleaver),将频率间隔为50GHz的信号光分为两组频率间隔为100GHz的信号光分别从Even波段和Odd波段输出接到这个40路解复用器DeMux之中通常情况下从40波复用到80波从48波复用到96波从80波复用到160波都需要使用梳状滤波器(Interleave)。
分光器(spliter)和耦合器(coupler) 分光器和耦合器也是一对功能相仿的无源器件其作用就是按特定比例将不同端口的功率分开或者合并通常说1:N的分光器就是输入1路光分为N路光输出将分光器反过来使用就是耦合器
通常说1*N的耦合器或者N路的耦合器就是输入N路的光耦合到1路光输出。
分光器和耦合器的工作原理 根据实现原理的不同分光器可分为熔融拉锥型和平面波导PLC型。
熔融拉锥形的实现原理是将两根光纤的纤芯缠绕并用氢氧火焰烧熔使纤芯部分融合在一起通过融合的比例来控制两个端口的分光比两个器件的端口呢数量一般为2 通过级联实现多路端口。
平面波导PLC型的实现原理主要原件为PLC半导体分路芯片光功率在每个分支点平均分光多个分支级联可实现多端口分光端口的数量可以分的比较多比如说16路的分光比和32路的分光比。 常用的分光器的话例如我们常用的客户侧11保护分光器就是发端使用一个1:2的分光器将光信号分为工作通道保护通道两路来发送在收端采用显收信号选择机制。 波分中还有一个常用的1:9的分光器这个分光器是由两个分光器构成其中一个是1:2的分光器另一个是1:8的分光器 主光路的光首先经过一个1:2的分光器一分为二其中一路光的话在主光路上继续传输另一路的话接到一个1:8的分光器将另一路信号再一分为八这样的话就实现了1:9的分光。 1*9耦合器由两个耦合器构成其中一个是1*2的耦合器另一个是1*8的耦合器主光路输入的光跟另一路1*8的耦合器上来的光一起进入了1*2的耦合器输出光到主光路上这样就实现了1*9的耦合器。
复用器解复用器合波器和分光器有什么不同呢可以这么说复用器 解复用器是合波分波器件其输入输出端口一般对应特定的波长能够直接接到这个OTU,或者波分线路卡上耦合器和分光器只是简单的分光合光器件不能进行波长选择的操作因此耦合器合上来的光有可以存在波长冲突分光器也无法选择出某个特定波长的光因此非相干的10G 40G OTU,不能直接接到分光器上对于相干的100G OTU,由于本身自带有显频功能就是可以自动选择波长这样的话可以直接接到分光器上如100G 200G的OTU 就可以直接接到1:9的分光器或者1:20的分光器上。
