第四章光波分复用器

第四章光波分复用器第一页，共42页。第四章

光波分复用/解复用器C,L,Sbands,ITU-grad第二页，共42页。在高容量光通信系统、接入网、全光网络等领域中，光纤频带资源有着广泛应用前景。同时在构成光纤网络中的光纤、光缆动态状况监测也用到WDM技术。第四章

光波分复用/解复用器第三页，共42页。1310/1550nmWDM双波长复用CWDM粗波分复用 Spacing:20nm,l=1310–1610nm,共有12信道可用信道间隔大,对各器件的指标要求降低,不需冷却和温控,到具有低耗、廉价(低30-40%)、可靠性高、易于维护等优点。用于局域网和城域网第四章

光波分复用/解复用器第四页，共42页。第四章

光波分复用/解复用器DWDM–DenseWDMSpacing:100GHz(~0.8nm),50GHz,1552.52nmChannel#:16,32,40第五页，共42页。2.主要技术第四章

光波分复用/解复用器第六页，共42页。3.干涉膜型光波分复用器

由双光纤、自聚焦透镜和多层介质膜构成。其光学膜一般镀制成截止(短波或长波截止)滤光片或带通滤光片。如1310／1550nm的波分复用器第四章

光波分复用/解复用器第七页，共42页。

选用超窄带滤光片时，可构成密集型波分复用器。复用间隔可小至lnm。单窗口二波密集型波分复用器.第四章

光波分复用/解复用器第八页，共42页。4.嵌入式光纤波分复用器

由超薄型光学滤光片和光纤嵌入玻璃或金属基体构成。在基体上开有一定夹角口两个直槽，将光纤置于直槽固定。切一8～20角度间隙，将滤光片插入其中，将另一根光纤置于另一槽中固定

第四章

光波分复用/解复用器第九页，共42页。5.多层介质膜滤波器:

HL…H(LLt)HrLi(2NH)LiHr(LtL)H…LH

由厚度为1/4l的高反低反介质膜周期性堆积而成，两膜具有不同折射率。Dl越小，层数越多。200GHz间隔,几十层数。串接使用，用于8信道或与Interleaver组合。第四章

光波分复用/解复用器第十页，共42页。

优点:信道数灵活,插损和PDL低,信道串扰小，无须温控

缺点:信道间隔难以小于200GHz,插损和成本随信道数而增加，插损均匀性差,分立体器件，封装复杂。第四章

光波分复用/解复用器第十一页，共42页。6.耦合型WDM

平面波导或熔锥光纤WDM。波长间隔大,用于1310/1550nmWDM系统,980/1550nm和1480/1550nmEDFA双波长复用第四章

光波分复用/解复用器第十二页，共42页。第四章

光波分复用/解复用器C:耦合强度，a:为两光纤熔拉后锥体截面宽度，n2:芯层折射率，V:归一化频率，C随光波长而增大。通过熔拉技术调节两光纤的芯距和长度，可精确控制功率的转移,使不同波长的光从不同端口输出

P2=P1cos2(CL)P4=P1sin2(CL)第十三页，共42页。第四章

光波分复用/解复用器应用第十四页，共42页。7.光纤光栅(FG)

UV光诱导的纤芯折射率周期L变化第四章

光波分复用/解复用器UVbeam-1-1+1+1第十五页，共42页。第四章

光波分复用/解复用器最简单的正弦型FG，折射率:L:周期，neff:有效折射率，dn:折射率调制深度10^(-4～-2).前向和后向两种模式间的耦合波方程

K=pd／lB是耦合系数,d=b+-b--

2p/Lzz边界条件:第十六页，共42页。第四章

光波分复用/解复用器反射主峰带宽近似有d=b+-b--

2p/L,d=0即动量守恒或相位匹配,lB=2neffL,此时有最大反射率第十七页，共42页。第四章

光波分复用/解复用器第十八页，共42页。第四章

光波分复用/解复用器第十九页，共42页。第四章

光波分复用/解复用器第二十页，共42页。第四章

光波分复用/解复用器第二十一页，共42页。

优点:可任意选择反射波长和带宽,反射带宽可很窄,适合DWDM,反射率可接近100%

缺点:有较高的回波反射,必须使用光隔离器,每一信道均需要昂贵的光环行器,插损和成本随信道数而增加,插损均匀性差,分立器件,需要温控和应力补偿,只适用于低信道数第四章

光波分复用/解复用器第二十二页，共42页。第四章

光波分复用/解复用器第二十三页，共42页。第四章

光波分复用/解复用器其它应用:色散补偿第二十四页，共42页。分布反馈式(DBF)激光器

第四章

光波分复用/解复用器第二十五页，共42页。光纤光栅传感器

第四章

光波分复用/解复用器第二十六页，共42页。第四章

光波分复用/解复用器8.光栅型由光栅、透镜和光纤阵列构成的WMD器件。信道间隔可达100GHz,信道数高第二十七页，共42页。第四章

光波分复用/解复用器

9.刻蚀光栅(EG)

2D平面光栅光谱仪

输入、输出波导(狭缝)、聚焦反射镜和光栅集成在同一平面上。集成光器件

第二十八页，共42页。第四章

光波分复用/解复用器

优点:光谱分辨率高,输入和输出在光栅同一侧,尺寸小,可用于信道数更高(64,128ch)的DWDM系统缺点:垂直和光滑的亚波长周期锯齿光栅制备难度大第二十九页，共42页。10.阵列波导光栅(AWG)

由输入、输出波导、两个星型耦合器和阵列波导集成在同一平面上。集成光器件InputDLSlabWGsArrayedWGsOutput第四章

光波分复用/解复用器第三十页，共42页。第四章

光波分复用/解复用器第三十一页，共42页。第四章

光波分复用/解复用器AWG-闪烁的多缝衍射第三十二页，共42页。50Slits1000Slits第四章

光波分复用/解复用器第三十三页，共42页。*高斯型AWG5的BPM模拟结果Slab1Slab2lcm第四章

光波分复用/解复用器第三十四页，共42页。第四章

光波分复用/解复用器*光栅方程

Ns(l)dsinq+Na(l)DL–Ns(l)d1sinq1=ml

Ns(l)d

x/f+Na(l)DL–Ns(l)d1x1/f1=ml

Na

DL=mlc

Blazingangle@m-th干涉级

Dl/Dx=Dlch/d,

Dispersionequation

*TypicalData

AWG16,lc=1.55mm,Dlch

=0.8

nm

M=100,m

=59,DL=63mm,R=11.35mm.IL=2.5dB,CT<-28dB.

第三十五页，共42页。第四章

光波分复用/解复用器*光谱平坦型AWG技术第三十六页，共42页。*PLC制备技术

A.平板波导生长

SiO2/Si系列：PECVD，FHDInGaAsP/InP系列：MOCVDPolymer材料:SpinCoatingB.光刻(Photomask,UV,冲洗)+干式RIE陡直光滑SidewallsIL,CT

要求：应力平衡，Dn<4x10-4,Dw,Dh<0.5mm第四章

光波分复用/解复用器第三十七页，共42页。*GaussianAWG40第四章

光波分复用/解复用器第