WDM概念与器件关注的问题-Read.ppt

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1、第十章WDM概念与器件关注的问题1.什么是波分复用(WDM)技术？为什么要使用WDM技术？2.WDM系统中使用的无源器件-耦合器-马赫-曾德复用器-阵列波导光栅-光纤光栅3.WDM系统中使用的有源器件-可调光源-可调滤波器10.1WDM的工作原理在1300~1600nm光谱范围内，以一定的间隔隔开的多个波长可以在同一根光纤中独立传播。例：这两个低损耗波长窗口可以容纳290个40-Gb/sPSK信号点到点的波分复用系统波分复用器100GHz间隔的WDM信道频谱WDM系统的优点1.系统容量可以很容易升级如果每个波长可以承载40Gb/s的信息，

2、那么一根光纤若同时传输100个波长就能实现4Tb/s的传输2.可以保持数据的透明性WDM的信道都可以独立地携带任意的传输格式，它们之间可以不同步，数据速率可以不同，可以是模拟的或者数字的3.可以用于构造波长路由光网络光网络交换节点除了可以执行时间和空间两个维度的交换之外还可以利用波长进行交换，多维的交换让光网络具有更高的灵活性关注的问题1.什么波分复用(WDM)技术？为什么要使用WDM技术？2.WDM系统中使用的无源器件-光耦合器-马赫-曾德复用器-阵列波导光栅-光纤光栅3.WDM系统中使用的有源器件-可调光源-可调滤波器光耦合器N×N1

3、×NP1/NP1/NP1/N2×2耦合器的应用：功率分配耦合器的分类光纤耦合器波导耦合器衬底SiO22×2光纤耦合器耦合区W锥形区L锥形区L拉伸区2L+WL：由拉伸时决定W：由加热的火焰宽度决定光耦合示意P1和P2跟什么因素有关?P2P1耦合器内的光功率分布：随位移的变化假设耦合器无损耗k是耦合系数f1=f2-p/2f1=f2-p/2P1和P2与拉伸区宽度有关z耦合器内的光功率分布：随波长的变化P1和P2与入射波长有关例如成品上会标注：1550nm50:50影响耦合光功率的参数耦合光功率P2跟以下参数有关：拉伸区长度2L+W注入光束的波长

4、l拉伸区内逐渐变小的光纤半径rk耦合区中两根光纤的半径差Drk光纤折射率分布k散射矩阵：无损耗假设器件无损耗k是耦合系数，z是耦合区长度e=sin(kz)例e=0.5的散射矩阵可以写成令Ein,2=0，则有那么可以得到两个端口的输出功率为和P1:P2=1:1的2x2光耦合器称为3dB耦合器散射矩阵：有损耗a是损耗系数2×2光纤耦合器的参数例2×2双锥形光纤耦合器的输入光功率为P0=200mW，另外三个端口的输出功率分别为P1=90mW，P2=85mW，可以求得为：2×2波导耦合器可改变量-w：宽度；S：间距；n：折射率N×N星型耦合

5、器多根光纤一起熔融技术难度大，主要是众多光纤之间的耦合响应控制比较困难，因此难以制作大规模的光耦合器PP/N级联的办法构造大规模光耦合器类似于交换结构中的baselinenetwork构成一个N×N耦合器所需3dB耦合器的数量：一个N×N星形耦合器附加损耗：级联光耦合器的损耗其中FT(0~1)为通过每个3dB耦合器的附加损耗比。关注的问题1.什么波分复用(WDM)技术？为什么要使用WDM技术？2.WDM系统中使用的无源器件-耦合器-马赫-曾德复用器-阵列波导光栅-光纤光栅3.WDM系统中使用的有源器件-可调光源-可调滤波器Mach-Zeh

6、nderInterferometer(MZI)应用：外调制器、波分复用/解复用器、DPSK解调…控制w1和w2中光的相位差，并使之在输出端产生相长/消干涉w1w23dBcoupler3dBcouplerMZI复用器/解复用器如果输入波长满足bDL=(2k-1)pp/2bDL+p/2bDL+pbDL信号从上端口输出如果输入波长满足bDL=2kp信号从下端口输出解复用2×2MZI复用器对于给定的两个间隔为Dv的波长信道，当DL满足关系：时，l1和l2可以被复用在一起。多端口的MZI复用器关注的问题1.什么波分复用(WDM)技术？为什么要使用W

7、DM技术？2.WDM系统中使用的无源器件-耦合器-马赫-曾德复用器-阵列波导光栅-光纤光栅3.WDM系统中使用的有源器件-可调光源-可调滤波器基于相位阵列的WDM器件相邻波导长度差DL阵列波导光栅AWG是MZI的扩展N×NAWG工作原理xdLfAWG应用1.复用/解复用器2.波长路由选择开关：j个端口的li会被交换到k端口三个标号之间满足(i-j)modW=kW为系统波长总数配合波长变换器可成为动态的波长路由选择器关注的问题1.什么波分复用(WDM)技术？为什么要使用WDM技术？2.WDM系统中使用的无源器件-耦合器-马赫-曾德复用器-阵

8、列波导光栅-光纤光栅3.WDM系统中使用的有源器件-可调光源-可调滤波器光栅：材料中的周期性扰动光栅具有特殊性质：与波长相关的反射特性，这可以使用光栅方程描述：不同波长的光具有不同的衍射角，因