(5)光波分復(fù)用器

第五講

光波分復(fù)用器2004.9.28內(nèi)容提要1、熔融拉錐型波分復(fù)用器；2、光纖光柵型波分復(fù)用器；3、組合型波分復(fù)用器；內(nèi)容回顧1.干涉膜濾光型光波分復(fù)用器；SiO2多層介質(zhì)膜LHHHHLLL

基于多層介質(zhì)薄膜濾波器的波分復(fù)用/解復(fù)用器干涉濾光膜型DWDM的一種工藝方案輸入光纖

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2干涉濾光膜

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16干涉濾光膜型DWDM的一種工藝方案

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15內(nèi)容回顧2.衍射光柵型光波分復(fù)用器。對(duì)于給定間隔d（光柵常數(shù)）的光柵，當(dāng)用多色光照明時(shí)，不同波長(zhǎng)的同一級(jí)亮線(除零級(jí)外)均不重合。

(a)透射光柵；(b)反射光柵光柵平面影像平面l2l1qd1qd2qil1＋l2光柵平面影像平面l2l1qd1qd2qil1＋l2(a)(b)二、光柵型波分復(fù)用器輸入光

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21.體光柵型幾個(gè)概念：

1、插入損耗；

2、附加損耗；

3、串音；

4、分光比或耦合比1、插入損耗(Li)穿過(guò)耦合器的某一光通道所引入的功率損耗，通常以某一特定的端口（3或4）的輸出功率P0與某一輸入端口（1或2）的輸入功率Pi之比的對(duì)數(shù)Li來(lái)表示。12342、附加損耗(Le)某一端口的輸入功率Pi與各輸出端口功率和的比值的對(duì)數(shù)。對(duì)于2X2四端口光纖耦合器：對(duì)于理想的耦合器，Le=0，即輸入功率=輸出功率；但實(shí)際上由于存在散射或接頭，使得Le不為0，但應(yīng)盡量小。

3、串音（Lc）由1端口輸入功率P1泄露到2端口的功率P2比值的對(duì)數(shù)。4、分光比或耦合比(SR)某一輸出端口（3或4）光功率Pi與各端口總輸出功率之比，即：一個(gè)器件——環(huán)行器環(huán)形器123在理想的3端口環(huán)行器中：1端口的輸入功率從2端口輸出；2端口的輸入功率從3端口輸出；3端口的輸入功率從1端口輸出。波導(dǎo)型耦合器玻璃襯底嵌入波導(dǎo)熔融拉錐波分復(fù)用器主要應(yīng)用于雙波長(zhǎng)的復(fù)用:1）1310nm/1550nm；2）摻鉺光纖放大器(EDFA):980nm/1550nm1480nm/1550nm3）光學(xué)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用：1551nm/1550nm監(jiān)控波長(zhǎng)信號(hào)光波長(zhǎng)4）基本結(jié)構(gòu)

將幾根光纖去涂覆后排列在一起，用熔拉雙錐技術(shù)制作成光耦合器。制作方法將兩根（或多根）除去涂覆層的裸光纖以一定的方式（打絞或用夾具）靠近；在高溫下加熱熔融，同時(shí)兩側(cè)拉伸；利用電腦監(jiān)控其光功率耦合曲線，并根據(jù)耦合比與拉伸長(zhǎng)度關(guān)系(如圖)控制?；饡r(shí)間，最后在加熱區(qū)形成雙錐波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。工作原理：光功率的比例分配與錐形的長(zhǎng)度和包層的厚度有關(guān)光方向耦合器耦合級(jí)聯(lián)——制作DWDM方案1×2型2×2型級(jí)聯(lián)1×N型N×N型光纖光柵型波分復(fù)用器光纖光柵的概念光纖光柵是利用紫外（UV）激光誘導(dǎo)光纖纖芯折射率分布呈周期性變化的機(jī)械形成的折射率光柵。讓特定波長(zhǎng)的光通過(guò)反射和衰減實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)選擇，便可制成波分復(fù)用器件。短周期光纖光柵按折射率周期分長(zhǎng)周期光纖光柵UV光纖布拉格（Bragg）光柵（FBG）FBG是直接用紫外激光寫入在光纖纖芯上，且其反射波長(zhǎng)的反射率幾乎可達(dá)100%，因此可以采用FBG構(gòu)成DWDM用波分復(fù)用/解復(fù)用器。光纖布拉格(Bragg)光柵工作原理布拉格光柵

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16FBG環(huán)形器光纖光柵的應(yīng)用利用FBG構(gòu)成的波分復(fù)用器三種構(gòu)型實(shí)現(xiàn)解復(fù)用功能。試比較其三者的優(yōu)缺點(diǎn)。組合型波分復(fù)用器為了實(shí)現(xiàn)更優(yōu)性能和更高密集度的波分復(fù)用，可以使用幾種器件進(jìn)行組合。這就是美國(guó)E--TekDynamics公司推出的組合型波分復(fù)用器。它采用熔融拉錐型耦合器、切趾Bragg光柵和帶通波分復(fù)用器（BWDM）組合構(gòu)型，其信道間隔可達(dá)0.4nm（50GHz）組合型8信道波長(zhǎng)復(fù)用器

原理描述組合型8信道波長(zhǎng)解復(fù)用器

原理描述三、陣列波導(dǎo)光柵型波分復(fù)用器(AWG)陣列波導(dǎo)光柵

陣列波導(dǎo)光柵(AWG:ArrayedWaveguideGrating)

它由兩個(gè)多端口耦合器和連接它們的陣列波導(dǎo)構(gòu)成。AWG可用作n×1波分復(fù)用器和1×n波分解復(fù)用器。AWG損耗低，通帶平坦，容易集成在一塊襯底上。AWG也可用作靜態(tài)波長(zhǎng)路由器，

陣列波導(dǎo)光柵(AWG)基于AWG的靜態(tài)波長(zhǎng)路由器

輸入耦合器將某個(gè)輸入端口的輸入信號(hào)分成m部分，它們之間的相對(duì)相位由從輸入波導(dǎo)到陣列波導(dǎo)在輸入耦合器中傳輸?shù)木嚯x來(lái)決定，輸入波導(dǎo)i和陣列波導(dǎo)k之間的距離用表示，陣列波導(dǎo)k的長(zhǎng)度比陣列波導(dǎo)(k-1)的長(zhǎng)度長(zhǎng)ΔL，同樣，陣列波導(dǎo)k和輸出波導(dǎo)j之間的距離用表示。下面我們簡(jiǎn)單地分析一下AWG的工作原理。

設(shè)AWG的輸入端口數(shù)和輸出端口數(shù)均為n，輸入耦合器為n×m形式，輸出耦合器為m×n形式，輸入和輸出耦合器之間由m個(gè)波導(dǎo)連接，每相鄰波導(dǎo)的長(zhǎng)度差均為ΔL。MZI是AWG在n=m=2情形下的特例。因此，光信號(hào)從輸入波導(dǎo)i到輸出波導(dǎo)j，經(jīng)歷了i與j之間m條不同通路后的相對(duì)相位為：其中n1為輸入和輸出耦合器的折射率，n2為陣列波導(dǎo)的折射率，λ為光信號(hào)的波長(zhǎng)。在輸入波導(dǎo)i的光信號(hào)的波長(zhǎng)中，滿足Φijk為2π的整數(shù)倍的波長(zhǎng)將在輸出波導(dǎo)j輸出。于是，通過(guò)適當(dāng)設(shè)計(jì)，可以做成1×n波分解復(fù)用器和n×1波分復(fù)用器。（7.14）如果設(shè)計(jì)輸入耦合器和輸出耦合滿足

dinik=dini+kδini

和