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1、引言DWDM技術(shù)在90年代初出現(xiàn)，但在95年以前沒有很快發(fā)展，其中的一個(gè)原因是波分復(fù)用受到器件發(fā)展水平的制約，關(guān)鍵器件技術(shù)還沒有*成熟，如波分復(fù)用器（ 解復(fù)用器和光放大器在90年代初才開始商用，而基于摻餌光纖放大器）DFA的（1550nm 窗口）DWDM 系統(tǒng)，在90年代中期才開始進(jìn)入的發(fā)展的快車道。本文介紹波分復(fù)用系統(tǒng)的核心部件波分復(fù)用器/解復(fù)用器的特點(diǎn)。
2、 光波分復(fù)用器和解復(fù)用器類型及參數(shù)要求
光波分復(fù)用器采用無源光器件，將nxλ路的光信號(hào)以模擬的方式匯集到一根光纖里，各信號(hào)在功率上是相互疊加，在頻譜上是分開的。其特性好壞在很大程度上決定了整個(gè)系統(tǒng)的性能。光波分解復(fù)用技術(shù)主要包括：陣列波導(dǎo)技術(shù)、衍射光柵技術(shù)、干涉薄膜技術(shù)和光纖光柵技術(shù)等/ 光波分復(fù)用技術(shù)還包括耦合器技術(shù)，常用的光波分解復(fù)用技術(shù)如圖1所示。
光波分復(fù)用器/解復(fù)用器主要技術(shù)參數(shù)要求如下：
（1）插入損耗低；
（2）通道帶寬寬；
（3）各信道間的串?dāng)_小，即隔離度高；
（4）偏振相關(guān)性??；
（5）波長(zhǎng)的溫度穩(wěn)定性好。
3、各種類型光波分復(fù)用器的原理及特點(diǎn)
3.1、光柵型復(fù)用器/ 解復(fù)用器
zui流行的光柵是在玻璃襯底上沉積環(huán)氧樹脂，然后再在環(huán)氧樹脂上制造光柵線，構(gòu)成所謂的反射型閃爍光柵。
（1）原理
光柵型復(fù)用器（解復(fù)用器屬于角色散型器件，入射光照射到光柵上后，由于光柵的角色散作用，不同波長(zhǎng)的光信號(hào)以不同的角度反射，然后經(jīng)透鏡會(huì)聚到不同的輸出光纖，從而完成波長(zhǎng)選擇功能，來實(shí)現(xiàn)不同波長(zhǎng)的分離；反過程也同樣可行，實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)的合并，原理如圖2 所示。
（2）優(yōu)點(diǎn)
1）波長(zhǎng)選擇特性優(yōu)良，可以使波長(zhǎng)間隔小到0.5nm 左右，可以將絕大部分的能量集中反射到所需要的波長(zhǎng)，使光強(qiáng)大大增加；
2）并聯(lián)工作，插入損耗不會(huì)隨復(fù)用信道的數(shù)目增加而增加；
3）缺點(diǎn)體積較大；
3.2、介質(zhì)薄膜濾波器型
1）原理
介質(zhì)薄膜濾波器型復(fù)用器- 解復(fù)用器利用光濾波技術(shù)，由介質(zhì)薄膜DTF構(gòu)成。DTF干涉濾波器是由幾十層不同材料不同折射率和不同厚度的介質(zhì)膜按照設(shè)計(jì)要求組合起來，每層的厚度為1/4波長(zhǎng)，一層為高折射率3一層為低折射率3交替迭合而成。當(dāng)光入射到高折射率層時(shí)，反射光沒有相移；當(dāng)入射到低折射率層時(shí)，反射光經(jīng)歷180度相移。由于層厚1/4波長(zhǎng)，因而經(jīng)低折射率層反射的光經(jīng)歷360 度相移后與經(jīng)高折射率層的反射光同相疊加，這樣在中心波長(zhǎng)附近，各層反射擊光疊加，在濾波器前端形成很強(qiáng)的反射光。在這高反射區(qū)之外，反射光突然降低，大部分光成了投射光。據(jù)此可以使之對(duì)一定波長(zhǎng)范圍呈通帶，而對(duì)另外波長(zhǎng)范圍呈阻帶，形成具有特定波長(zhǎng)選擇特性的干涉濾波器，就可以實(shí)現(xiàn)將不同的波長(zhǎng)分離或合并。介質(zhì)薄膜分波器功能框圖如圖3所示。
2）優(yōu)點(diǎn)
（1）與光纖參數(shù)無關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的小型化器件；
（2）信號(hào)通帶比較平坦；
（3）插入損耗較低；
（4）溫度特性很好。
（3）缺點(diǎn)
1）加工復(fù)雜。但目前的工藝已經(jīng)比較成熟；
2）適用于,5 波以下。
3.3、耦合器型復(fù)用器
1）原理
耦合器型復(fù)用器通過將多根光纖熔融在一起，使多個(gè)輸入波長(zhǎng)可以耦合在一起，達(dá)到波長(zhǎng)合并的目的，但不能用來將不同波長(zhǎng)進(jìn)行分離。16 波耦合型合波器功能框圖如圖4 所示。
（2）優(yōu)點(diǎn)
1）溫度特性很好
2）光通道帶寬較好
3）制造簡(jiǎn)單，易于批量生產(chǎn)
（3）缺點(diǎn)
插入損耗很高
3.4、陣列光波導(dǎo)型復(fù)用器/ 解復(fù)用器
（1）原理
陣列光波導(dǎo)型復(fù)用器/ 解復(fù)用器是以光集成技術(shù)為基礎(chǔ)的平面波導(dǎo)型器件，典型制造過程是在硅晶片上沉積一層薄薄的二氧化硅玻璃，并利用光刻技術(shù)形成所需的圖案，腐蝕成形。
（2）優(yōu)點(diǎn)
1）并聯(lián)工作，可以復(fù)用的通道數(shù)多，多用于,5 波以上系統(tǒng)；
2）尺寸?。?/span>
3）易于批量生產(chǎn)。
（3）缺點(diǎn)
1）需要溫度補(bǔ)償，使用起來比較麻煩；
2）通帶內(nèi)的頻率響應(yīng)不夠平坦；
2、 光波分復(fù)用器和解復(fù)用器類型及參數(shù)要求
光波分復(fù)用器采用無源光器件，將nxλ路的光信號(hào)以模擬的方式匯集到一根光纖里，各信號(hào)在功率上是相互疊加，在頻譜上是分開的。其特性好壞在很大程度上決定了整個(gè)系統(tǒng)的性能。光波分解復(fù)用技術(shù)主要包括：陣列波導(dǎo)技術(shù)、衍射光柵技術(shù)、干涉薄膜技術(shù)和光纖光柵技術(shù)等/ 光波分復(fù)用技術(shù)還包括耦合器技術(shù)，常用的光波分解復(fù)用技術(shù)如圖1所示。
光波分復(fù)用器/解復(fù)用器主要技術(shù)參數(shù)要求如下：
（1）插入損耗低；
（2）通道帶寬寬；
（3）各信道間的串?dāng)_小，即隔離度高；
（4）偏振相關(guān)性??；
（5）波長(zhǎng)的溫度穩(wěn)定性好。
3、各種類型光波分復(fù)用器的原理及特點(diǎn)
3.1、光柵型復(fù)用器/ 解復(fù)用器
zui流行的光柵是在玻璃襯底上沉積環(huán)氧樹脂，然后再在環(huán)氧樹脂上制造光柵線，構(gòu)成所謂的反射型閃爍光柵。
（1）原理
光柵型復(fù)用器（解復(fù)用器屬于角色散型器件，入射光照射到光柵上后，由于光柵的角色散作用，不同波長(zhǎng)的光信號(hào)以不同的角度反射，然后經(jīng)透鏡會(huì)聚到不同的輸出光纖，從而完成波長(zhǎng)選擇功能，來實(shí)現(xiàn)不同波長(zhǎng)的分離；反過程也同樣可行，實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)的合并，原理如圖2 所示。
（2）優(yōu)點(diǎn)
1）波長(zhǎng)選擇特性優(yōu)良，可以使波長(zhǎng)間隔小到0.5nm 左右，可以將絕大部分的能量集中反射到所需要的波長(zhǎng)，使光強(qiáng)大大增加；
2）并聯(lián)工作，插入損耗不會(huì)隨復(fù)用信道的數(shù)目增加而增加；
3）缺點(diǎn)體積較大；
3.2、介質(zhì)薄膜濾波器型
1）原理
介質(zhì)薄膜濾波器型復(fù)用器- 解復(fù)用器利用光濾波技術(shù)，由介質(zhì)薄膜DTF構(gòu)成。DTF干涉濾波器是由幾十層不同材料不同折射率和不同厚度的介質(zhì)膜按照設(shè)計(jì)要求組合起來，每層的厚度為1/4波長(zhǎng)，一層為高折射率3一層為低折射率3交替迭合而成。當(dāng)光入射到高折射率層時(shí)，反射光沒有相移；當(dāng)入射到低折射率層時(shí)，反射光經(jīng)歷180度相移。由于層厚1/4波長(zhǎng)，因而經(jīng)低折射率層反射的光經(jīng)歷360 度相移后與經(jīng)高折射率層的反射光同相疊加，這樣在中心波長(zhǎng)附近，各層反射擊光疊加，在濾波器前端形成很強(qiáng)的反射光。在這高反射區(qū)之外，反射光突然降低，大部分光成了投射光。據(jù)此可以使之對(duì)一定波長(zhǎng)范圍呈通帶，而對(duì)另外波長(zhǎng)范圍呈阻帶，形成具有特定波長(zhǎng)選擇特性的干涉濾波器，就可以實(shí)現(xiàn)將不同的波長(zhǎng)分離或合并。介質(zhì)薄膜分波器功能框圖如圖3所示。
2）優(yōu)點(diǎn)
（1）與光纖參數(shù)無關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的小型化器件；
（2）信號(hào)通帶比較平坦；
（3）插入損耗較低；
（4）溫度特性很好。
（3）缺點(diǎn)
1）加工復(fù)雜。但目前的工藝已經(jīng)比較成熟；
2）適用于,5 波以下。
3.3、耦合器型復(fù)用器
1）原理
耦合器型復(fù)用器通過將多根光纖熔融在一起，使多個(gè)輸入波長(zhǎng)可以耦合在一起，達(dá)到波長(zhǎng)合并的目的，但不能用來將不同波長(zhǎng)進(jìn)行分離。16 波耦合型合波器功能框圖如圖4 所示。
（2）優(yōu)點(diǎn)
1）溫度特性很好
2）光通道帶寬較好
3）制造簡(jiǎn)單，易于批量生產(chǎn)
（3）缺點(diǎn)
插入損耗很高
3.4、陣列光波導(dǎo)型復(fù)用器/ 解復(fù)用器
（1）原理
陣列光波導(dǎo)型復(fù)用器/ 解復(fù)用器是以光集成技術(shù)為基礎(chǔ)的平面波導(dǎo)型器件，典型制造過程是在硅晶片上沉積一層薄薄的二氧化硅玻璃，并利用光刻技術(shù)形成所需的圖案，腐蝕成形。
（2）優(yōu)點(diǎn)
1）并聯(lián)工作，可以復(fù)用的通道數(shù)多，多用于,5 波以上系統(tǒng)；
2）尺寸?。?/span>
3）易于批量生產(chǎn)。
（3）缺點(diǎn)
1）需要溫度補(bǔ)償，使用起來比較麻煩；
2）通帶內(nèi)的頻率響應(yīng)不夠平坦；
4、結(jié)束語(yǔ)
作者已將該RADIUS服務(wù)器應(yīng)用到某市寬帶城域網(wǎng)的核心層、匯聚層、次匯聚層設(shè)備的管理中，該軟件運(yùn)行穩(wěn)定、可靠。通過這種方式，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備管理的維護(hù)用戶集中管理。值得注意的是，RADIUS服務(wù)器的安全防護(hù)將是一個(gè)需要重點(diǎn)考慮的問題，已經(jīng)超出本文范圍，不做討論。
除了上述傳統(tǒng)光波分復(fù)用器/解復(fù)用器外，近來利用布拉格光纖光柵做濾波器的工作有了重大進(jìn)展，其制造成方法是利用高功率紫外光波束干涉在光纖芯區(qū)中形成周期性的折射率變化，即布拉格光柵，精細(xì)度可達(dá)每厘米10000線，布拉格光纖光柵的設(shè)計(jì)和制造比較快捷方便，成本較低插入損耗很小，溫度特性穩(wěn)定，其濾波特性帶內(nèi)十分平坦，而帶外又十分陡峭，整個(gè)器件可以直接與光纖熔接成一體。然而這類光纖光柵濾波器的適用波長(zhǎng)范圍較窄，只適用于單個(gè)波長(zhǎng)，帶來的好處是可以隨著所用波長(zhǎng)數(shù)的增減而增減濾波器，應(yīng)用比較靈活。這種采用多個(gè)光纖光柵濾波器來代替一WDM器件的方法，代表了一種新的DWDM設(shè)計(jì)思路和方向。
北京錦坤科技有限公司 www.jonkon.com.cn
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