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DWDM复用系统中的关键器件

2015-3-25 08:36| 编辑:电工学习网| 查看: 4374| 评论: 0

星型耦合器、可调滤波器、衍射光栅分波器都是密集波分复用系统中的关键器件,由于在单模光纤熔锥型耦合器的介绍中,已经对星型耦合器有所介绍,因此仅将分别对可调滤波器和衍射光栅分波器的工作愿理进行必要的分析.
    1.可调光滤波器
    在图8-14和图8-15中的接收端均使用了波长可调的光滤波器,其作用是在接收端于接收器前从多信道复用的光信号中选择出一定波长的信号,以供接收机进行接收,为了使接收机能够接收所有信道送来的信号,因而要求光滤波器具有可调谐性,并且调谐范围应该能够覆盖整个系统的波长范围,而滤波器的带宽则应该大于信道带宽,同时小于信道的间隔,这样可以避免信息的丢失和信道间串扰.
    通常使用法布里一珀罗( F-P)干涉仪作为光滤波器,其多谐振峰的传输特性如图8-16所示.其中△VL为F-P的自由谱宽,△VFP为透过峰的宽度,它们均由F-P的结构参数决定,即
    式中,c为真空中的光速,n为构成F-P的材料折射率,L为F-P的腔长度,R为F-P两个腔面的反射率,Vq为透过峰的光频率。
    由式(8-6)可知,透过峰的光频率与F-P的腔长度有关.如果改变其腔长L,则可以改变透过峰的频率,因而可以将F-P的一个腔面固定在压电陶瓷上,通过外加电压改变压电陶瓷的伸缩性,使F-P腔长发生变化,从而达到对F-P的透过峰进行调谐的目的。
    由上面的分析可知,为了保证DWDM系统中各信道信息的正常传输,同时避免各信道间的相互干扰,因而透过峰宽度△VFP应该大于每一信道的信号带宽、小于信道间隔,另外自由谱宽△VL应该大于系统复用信号的带宽,以避免DWDM系统中的信道丢失.
    另外还有一类是集成在LiNbO3波导上的,利用声光或电光效应来改变介质的折射率,从而实现对光波长选择的光滤波器,其中声光效应的滤波器调谐范围可做到大于100nm,而电光效应的滤波器调谐范围较小,只能达到10nm.
    除此之外,窄带的光放大器对入射复用信号的选择放大,也可以起到光滤波器的作用,例如具有很窄带宽的光受激布里渊放大器,其带宽约100 MHz,这样可以通过对泵浦波长的调谐来实现对多路复用信号的选择放大作用.
    2.衍射光栅分波器
    衍射光栅分波器在DWDM系统中与在WDM系统中的作用是一样的,都是将多路复用信号逐一地传送到相应的接收信道上,从而实现解复用的目的.下面介绍其结构和工作原理.
    (l)系统结构
    如图8-17所示,衍射光栅分波器是由闪耀光栅和自聚焦透镜构成.
    ①闪耀光栅
    光栅是指在一块能够透射或反射的平面上,平行并等距离地刻划出一系列槽痕,从而形成许多相同间隔的狭缝,显然在这些槽痕处,其透射率或反射率会明显地变化,因而根据被衍射的光为反射光还是透射光,光栅被分为反射光栅和透射光栅.从图8-17可知,此处闪耀光栅为反射光栅,而且它的槽痕具有小阶梯形状,它能够使经过它的入射光在某一方向集中而具有最大的光强,有利于与光纤的耦合,同时减小了中间的插入损耗。
    ②自聚焦透镜
    图8-17中所使用的透镜为一个体积较小自聚焦透镜,这种透镜通常是采用具有梯度型折射率分布的光纤制成的.从图8-18中可以看出,由于梯度型折射率分布光纤中的光波具有汇聚作用,从而具有自聚焦的性质.这样如果截取入/4的长度,并将端面抛光,便形成了自聚焦透镜,若再将光栅直接刻制在透镜端面上,则可使器件的结构更加小,同时可以大大提高其稳定性。
    (2)工作原理
    当光纤阵列中某根输入光纤中的光信号经透镜聚焦后,形成平行光束射向闪耀光栅时,由于光栅对光波存在衍射作用,因而使不同波长的光信号经衍射后出射的方向不同,这样可以按一定规律将其耦合进光纤中,而且光栅狭缝数目越大,则不同波长的衍射角越大,更便于输出光纤的排列.从图8-17可以清楚地看出,不同波长的光信号对应着不同的输出光纤,因而接收机就可以根据用户的要求,选择相应的输出光纤中所传输的光信号,以实现接收相应信道信息的目的.

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