DWDM復(fù)用系統(tǒng)中的關(guān)鍵器件

發(fā)布時間:2024-02-03
星型耦合器、可調(diào)濾波器、衍射光柵分波器都是密集波分復(fù)用系統(tǒng)中的關(guān)鍵器件,由于在單模光纖熔錐型耦合器的介紹中,已經(jīng)對星型耦合器有所介紹,因此僅將分別對可調(diào)濾波器和衍射光柵分波器的工作愿理進行必要的分析.
1.可調(diào)光濾波器
在圖8-14和圖8-15中的接收端均使用了波長可調(diào)的光濾波器,其作用是在接收端于接收器前從多信道復(fù)用的光信號中選擇出一定波長的信號,以供接收機進行接收,為了使接收機能夠接收所有信道送來的信號,因而要求光濾波器具有可調(diào)諧性,并且調(diào)諧范圍應(yīng)該能夠覆蓋整個系統(tǒng)的波長范圍,而濾波器的帶寬則應(yīng)該大于信道帶寬,同時小于信道的間隔,這樣可以避免信息的丟失和信道間串?dāng)_.
通常使用法布里一珀羅( f-p)干涉儀作為光濾波器,其多諧振峰的傳輸特性如圖8-16所示.其中△vl為f-p的自由譜寬,△vfp為透過峰的寬度,它們均由f-p的結(jié)構(gòu)參數(shù)決定,即
式中,c為真空中的光速,n為構(gòu)成f-p的材料折射率,l為f-p的腔長度,r為f-p兩個腔面的反射率,vq為透過峰的光頻率。
由式(8-6)可知,透過峰的光頻率與f-p的腔長度有關(guān).如果改變其腔長l,則可以改變透過峰的頻率,因而可以將f-p的一個腔面固定在壓電陶瓷上,通過外加電壓改變壓電陶瓷的伸縮性,使f-p腔長發(fā)生變化,從而達到對f-p的透過峰進行調(diào)諧的目的。
由上面的分析可知,為了保證dwdm系統(tǒng)中各信道信息的正常傳輸,同時避免各信道間的相互干擾,因而透過峰寬度△vfp應(yīng)該大于每一信道的信號帶寬、小于信道間隔,另外自由譜寬△vl應(yīng)該大于系統(tǒng)復(fù)用信號的帶寬,以避免dwdm系統(tǒng)中的信道丟失.
另外還有一類是集成在linbo3波導(dǎo)上的,利用聲光或電光效應(yīng)來改變介質(zhì)的折射率,從而實現(xiàn)對光波長選擇的光濾波器,其中聲光效應(yīng)的濾波器調(diào)諧范圍可做到大于100nm,而電光效應(yīng)的濾波器調(diào)諧范圍較小,只能達到10nm.
除此之外,窄帶的光放大器對入射復(fù)用信號的選擇放大,也可以起到光濾波器的作用,例如具有很窄帶寬的光受激布里淵放大器,其帶寬約100 mhz,這樣可以通過對泵浦波長的調(diào)諧來實現(xiàn)對多路復(fù)用信號的選擇放大作用.
2.衍射光柵分波器
衍射光柵分波器在dwdm系統(tǒng)中與在wdm系統(tǒng)中的作用是一樣的,都是將多路復(fù)用信號逐一地傳送到相應(yīng)的接收信道上,從而實現(xiàn)解復(fù)用的目的.下面介紹其結(jié)構(gòu)和工作原理.
(l)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
如圖8-17所示,衍射光柵分波器是由閃耀光柵和自聚焦透鏡構(gòu)成.
①閃耀光柵
光柵是指在一塊能夠透射或反射的平面上,平行并等距離地刻劃出一系列槽痕,從而形成許多相同間隔的狹縫,顯然在這些槽痕處,其透射率或反射率會明顯地變化,因而根據(jù)被衍射的光為反射光還是透射光,光柵被分為反射光柵和透射光柵.從圖8-17可知,此處閃耀光柵為反射光柵,而且它的槽痕具有小階梯形狀,它能夠使經(jīng)過它的入射光在某一方向集中而具有最大的光強,有利于與光纖的耦合,同時減小了中間的插入損耗。
②自聚焦透鏡
圖8-17中所使用的透鏡為一個體積較小自聚焦透鏡,這種透鏡通常是采用具有梯度型折射率分布的光纖制成的.從圖8-18中可以看出,由于梯度型折射率分布光纖中的光波具有匯聚作用,從而具有自聚焦的性質(zhì).這樣如果截取入/4的長度,并將端面拋光,便形成了自聚焦透鏡,若再將光柵直接刻制在透鏡端面上,則可使器件的結(jié)構(gòu)更加小,同時可以大大提高其穩(wěn)定性。
(2)工作原理
當(dāng)光纖陣列中某根輸入光纖中的光信號經(jīng)透鏡聚焦后,形成平行光束射向閃耀光柵時,由于光柵對光波存在衍射作用,因而使不同波長的光信號經(jīng)衍射后出射的方向不同,這樣可以按一定規(guī)律將其耦合進光纖中,而且光柵狹縫數(shù)目越大,則不同波長的衍射角越大,更便于輸出光纖的排列.從圖8-17可以清楚地看出,不同波長的光信號對應(yīng)著不同的輸出光纖,因而接收機就可以根據(jù)用戶的要求,選擇相應(yīng)的輸出光纖中所傳輸?shù)墓庑盘枺詫崿F(xiàn)接收相應(yīng)信道信息的目的.
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