光纤通信中的无源器件和子系统.ppt

光纤通信中的无源器件和子系统 万助hujun wan 华中科技大学南五楼309室 2020 3 25 byZ J Wan NGIA HUST 2 光无源器件和子系统从原理到工程实践全光网络中的动态光器件 2020 3 25 byZ J Wan NGIA HUST 3 传输系统中的光器件 光纤 掺铒光纤放大器 EDFA 复用 解复用器 半导体激光器 光探测器 2020 3 25 byZ J Wan NGIA HUST 4 EDFA中的光器件 光隔离器 泵浦WDM 动态增益均衡器 2020 3 25 byZ J Wan NGIA HUST 5 全光网络中的子系统 ROADM可重构光分插复用器 复用 解复用器 集成光学 PLC 分路器 OXC光路由器 2020 3 25 byZ J Wan NGIA HUST 6 ROADM节点中的光器件 光开关 光纤耦合器 可调光衰减器 VOA 2020 3 25 byZ J Wan NGIA HUST 7 光无源器件和子系统 2020 3 25 byZ J Wan NGIA HUST 8 光有源器件和无源器件 光有源器件 存在光 电 电 光或者光 光转换电 光转换 半导体激光器光 电转换 光探测器光 光转换 掺铒光纤放大器 波长转换器光无源器件 不存在光 电 电 光或者光 光转换光开关 POADM VOA 可调滤波器等 需要电子控制 但是不存在光 电 电 光或者光 光转换 属于光无源器件 2020 3 25 byZ J Wan NGIA HUST 9 光无源器件和子系统从原理到工程实践全光网络中的动态光器件 2020 3 25 byZ J Wan NGIA HUST 10 偏振相关型光隔离器 MalusLaw 2020 3 25 byZ J Wan NGIA HUST 11 偏振无关型光隔离器 位移晶体 位移晶体型 2020 3 25 byZ J Wan NGIA HUST 12 偏振无关型光隔离器 渥拉斯顿棱镜 渥拉斯顿棱镜的变型 楔角片型 2020 3 25 byZ J Wan NGIA HUST 13 位移晶体型与楔角片型的对比 2020 3 25 byZ J Wan NGIA HUST 14 光环形器的外观 2020 3 25 byZ J Wan NGIA HUST 15 实用光环行器的工作原理 2020 3 25 byZ J Wan NGIA HUST 16 实用光环行器的改进方法 2020 3 25 byZ J Wan NGIA HUST 17 偏振光合束器的改进方法 缩小尺寸 降低成本 2020 3 25 byZ J Wan NGIA HUST 18 无处不在的光纤准直器 2020 3 25 byZ J Wan NGIA HUST 19 光纤准直器的装配工艺 预装配 反射式装配工艺 透射式装配工艺 理论与工程实践完美吻合 2020 3 25 byZ J Wan NGIA HUST 20 光隔离器的工程实现 隔离器芯结构1 隔离器芯结构2 装配步骤1 装配步骤2 由三部分之间的对准简化为两部分之间的对准 2020 3 25 byZ J Wan NGIA HUST 21 光环行器的工程实现 典型的三部分之间互调 光环行器芯 2020 3 25 byZ J Wan NGIA HUST 22 WDM器件的反射端口装配工艺 预装配 根据空气隙的干涉条纹来判断贴装平整度 光学对准 保护结构 自聚焦透镜与金属管之间不接触 以免破坏已对准的光路 2020 3 25 byZ J Wan NGIA HUST 23 熔融拉锥光纤耦合器的装配工艺 熔融拉锥区域被两个胶团以桥式悬空保护 小金属管 尾纤为250um外径的裸光纤 大金属管 尾纤由900um外径的套管保护 ABS封装盒 尾纤由外径2 3mm的皮线保护 光纤耦合器外封装照片 2020 3 25 byZ J Wan NGIA HUST 24 光波导结构 铌酸锂 磷化铟 绝缘体上硅 聚合物 2020 3 25 byZ J Wan NGIA HUST 25 光波导制作工艺 硅基二氧化硅 SiO2 Si 光波导工艺 玻璃光波导工艺 2020 3 25 byZ J Wan NGIA HUST 26 光无源器件和子系统从原理到工程实践全光网络中的动态光器件 2020 3 25 byZ J Wan NGIA HUST 27 全光网络中的动态光器件 WSS 波长选择开关 进行波长粒度的光交换WC 波长转换器 减少波长阻塞TODC 可调光学色散补偿器 进行波长粒度的动态色散补偿OPM 光性能监控模块 用于全光网络的管理TOF 可调光学滤波器 是OPM中的关键器件 OXC节点 ROADM节点 全光网络中需要什么器件 2020 3 25 byZ J Wan NGIA HUST 28 什么是WSS WSS 波长色散分离元件 空间光调制器 反射式闪耀光栅 透射式相位光栅 阵列波导光栅 液晶阵列 LCOS 硅基液晶 芯片 MEMS微镜阵列 2020 3 25 byZ J Wan NGIA HUST 29 基于液晶技术的WSS Coadna 液晶 双折射楔角片 线偏振光经过楔角片时发生折射 偏角取决于楔角片的折射率 控制线偏振光的偏振方向 以o光或者e光通过时 折射率分别为no或者ne 因此偏角不同 多个液晶芯片和楔角片叠加 对一束线偏振的入射光得到多个可能的折射输出方向 采用反射式结构则可以对光路进行折叠 得到更加紧凑的器件结构 透射式结构 反射式结构 2020 3 25 byZ J Wan NGIA HUST 30 基于液晶技术的WSS Coadna 闪耀光栅和空间光调制器分别位于透镜的前后焦面上 构成一个2f系统 偏振转换组件 将一束随机偏振光转换为两束相互平行的同偏振态的线偏振光 液晶只能控制线偏振光 这两束光在系统中以完全相同的方式传输 只在空间光调制器反射时 二者的光路相互倒换 2020 3 25 byZ J Wan NGIA HUST 31 基于液晶技术的WSS Coadna 空间光调制器的芯片 不能通过PCB控制板 温度稳定性不好 固定在光学平台上 而是必须通过玻璃基片来定位 系统调试时 以调节架抓住玻璃板进行调节 因此理论设计时下端留出约1mm间隙 调试完成之后 塞入玻璃板 以胶水固定 作为输入 输出端口的光纤准直器是逐个调试的 以楔形玻璃板逐个固定 2020 3 25 byZ J Wan NGIA HUST 32 基于LCOS芯片的WSS EnganaPty Finisar 每个光束入射在LCOS芯片上的不同位置 光斑覆盖一定数量的像素 通过这些液晶像素对反射光的波面进行调节 即可控制波面法线的方向 即反射光的方向 其功能与扭镜相似 2020 3 25 byZ J Wan NGIA HUST 33 基于LCOS芯片的WSS EnganaPty Finisar 2020 3 25 byZ J Wan NGIA HUST 34 基于MEMS微镜阵列的WSS BellLaboratories 2020 3 25 byZ J Wan NGIA HUST 35 基于MEMS技术的WSS解决方案 HUST SIMIT 原理图之俯视图 原理图之侧视图 2020 3 25 byZ J Wan NGIA HUST 36 基于MEMS技术的WSS解决方案 HUST SIMIT MEMS微镜阵列 2020 3 25 byZ J Wan NGIA HUST 37 基于MEMS技术的WSS解决方案 HUST SIMIT 光路图 2020 3 25 byZ J Wan NGIA HUST 38 基于MEMS技术的WSS解决方案 HUST SIMIT 封装平台 2020 3 25 byZ J Wan NGIA HUST 39 基于MEMS技术的WSS解决方案 HUST SIMIT 2020 3 25 by