了解WDM波分复用器的相关术语

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常用的WDM波分复用技术:介质薄膜滤波器TFF(Thin Film Filter)、阵列波导光栅AWG

WDM器件结构:C-lens和G-lens

光纤准直器(fiber collimator)

WDM器件参数:中心波長、通道数、通道间隔、插入损耗、回波损耗、方向性、偏振相关损耗、温度相关损耗

WDM设备上的端口类型:通道端口、线路端口、扩容/升级端口

波分复用(WDM)是将两种或多种不同波长的光载波信号(携带各种信息)在发送端经复用器(亦称合波器,Multiplexer)汇合在一起,并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术;在接收端,经解复用器(亦称分波器或称去复用器,Demultiplexer)将各种波长的光载波分离,然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号。这种在同一根光纤中同时传输两个或众多不同波长光信号的技术,称为波分复用。

常用的WDM波分复用技术

WDM传输的基本元件是光学滤波器,可通过光纤熔融拉锥(FBT)、薄膜滤光片(TFF)、阵列波导光栅(AWG)和光学梳状滤波器等技术实现。TFF和AWG是最常用的两种WDM技术。

介质薄膜滤波器TFF(Thin Film Filter)

薄膜滤波器(TFF)技术是在波分复用商用以来最早得到应用的波分复用技术。与其他技术相比,薄膜滤波器的主要优点是它在小尺寸设备中应用时有极高的准确性。

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紧凑型WDM模块结构

TFF技术核心的是TFF滤光片,下面三端口WDM器件的结构可以清楚的看出TFF滤光片如何应用在WDM器件中。基于TFF的三端口WDM器件结构包括一个双光纤准直器、一个单光纤准直器和一个TFF滤光片,TFF滤光片粘贴在双光纤准直器的准直透镜的端面上。

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基于TFF的三端口WDM器件结构

为了将所有波长解复用,需要将n个三端口器件串联起来,组成WDM模块,如下图所示,其中每个三端口器件中的TFF滤光片,其透射波长不同。模块中的不同波长经过不同数量的三端口WDM器件,因此产生不同的插入损耗。随着端口数增加,损耗均匀性劣化。

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基于三端口WDM器件的WDM模块结构

随着DWDM系统扩展到超过40个或48个信道,需要更大端口数的复用/解复用器。DWDM系统中最早采用的波分复用/解复用模块是基于介质膜滤光片TFF的。但串联结构的WDM模块,信道间隔每压窄一般,就要多镀上百层薄膜来分离和隔离各个波长,容易造成局部薄膜厚度与密度波动产生的缺陷增加,成品率下降,且会在后面端口累积太多功率损耗。基于TFF技术的DWDM模块,其信道数通常不超过16。阵列波导光栅AWG就是采用并行结构,一次性可实现对数十个波长进行复用/解复用操作。

阵列波导光栅AWG

典型的AWG结构如图所示,它包括一个输入波导、一个输入星形耦合器(图中自由传输区域FPR)、一组阵列波导、一个输出星形耦合器和数十根输出波导。DWDM信号从输入波导进入输入星形耦合器,经自由传输之后,被分配到阵列波导之中。这个分配过程是波长无关的,所有波长被无差别的分配到阵列波导之中。阵列波导对多光束产生相位差,各光束的相位成等差级数,这与传统光栅中的情况类似。不同波长被色散展开,并聚焦在输出星形耦合器中的不同位置。不同波长被不同的波导接收,从而实现对DWDM信号的并行解复用。

AWG优于TFF的主要优势在于其成本不依赖于波长计数,因此对于高通道数应用而言,它们具有极高的成本效益。AWG的另一个优点是可以灵活选择通道号和间距。

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典型AWG结构

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