(7)DWDM光发射和接收器件

DWDM

光发射和接收器2004.10.19全光网络技术之——

第七讲光数字波分复用器光数字波分复用器OpticalInterleaver数学上这种器件的滤波函数被称为“梳状滤波函数”，即：该函数像一把梳子，可以对信号的频谱进行梳理和交叉。所以，有人又把这器件成为“光梳滤波器（OpticalCombfilter）”或光交叉复用器。光数字波分复用器利用这种器件，可以把复用的多波长光信号分解成按奇、偶波长数排列的两组光束。每组光束的波长间隔为原复用光信号波长间隔的二倍。为更加密集的DWDM系统的设计和实施提供可行途径典型的光数字复用器A.光纤型光数字复用器：1）全光纤MZI型光数字复用器；2）F—P腔型光数字复用器；B.晶体干涉型光数字复用器。1）全光纤MZI型光数字复用器1234C1L1L2C2单模光纤MZI全光纤MZI型光数字复用器关键技术：1、稳定的光源；2、两干涉臂的相干光必须具有完全一致的偏振态；3、为使输出波形与所需实际波形接近，还得用傅里叶变换修正波形，否则会带来误码和信道串扰。（势必增加器件的复杂性和尺寸）全光纤MZI型光数字复用器目前进展：200GHz（1.6um）和100GHz（0.8um）波长间隔的产品开始上市，更小间隔的产品还存在一定的技术问题，正在寻求解决之道。2）F—P腔型光数字复用器基于光子晶体波导耦合器的波分复用器光子晶体（PC）是一种十分令人感兴趣的新型材料，它不仅具有控制光波传播的能力，而且还能为WDM系统提供光子晶体基光滤波器。基于PC的波分复用器的尺寸可以小到几百微米到几十微米量级。Interleaver

The

interleaver

isaspecializedmultiplexer(MUX)anddemultiplexer(DeMUX).

MUX

:combinestwostreamsofopticalsignalsintoasingle,moredenselyspacedsignalstream.

DeMUX

,adensersignalstreamisseparatedintotwo,widerspacedstreams.Forexample,the100GHzinterleavercombinestwo,200GHzstreamsintoone,denser,100GHzstream,thusdoublingthecapacityofthenetwork.Interleaverscanbemulti-stagedtoincreasethecapacityofasystemevenfurther.

TitleNews:E-TEKLaunchesComponents-InterleaverE-TEKDynamics,Inc.(Nasdaq:ETEK)todayexpandeditsproductofferingwith100GHzand50GHzinterleaversthatprovideasimplewaytoincreasecapacityinallstandardwavelengthranges.Sincetheinterleavershavelowdispersion(thelowestavailable),theyarereadyfor10Gb/sand40Gb/ssystems.TheycanbeusedwithexistingDWDMmultiplexersanddemultiplexersfornext-generationterabitnetworks.(June,2000)TitleNews:WavesplitterFilesfor$155MillionIPOWavesplitterTechnologiesInc.(Nasdaq:WSVP),anopticalcomponentvendor,filedfora155millioninitialpublicofferingwiththeSecuritiesandExchangeCommissiononednesday.Thefilingcomesasdemandforopticalcomponentsisheatingup.Thecompanyfocusesontwotechnologyplatforms,advancedfusedfiberandplanarlightguidecircuits,whichareusedinlonghaulandmetropolitanareaopticalsystemlevelproducts.Withfourproductsinthepipeline--WaveProcessor

interleaver,WavePumppumpcombiner,WaveMetromultiplexer,andWaveEssentialscouplers--thecompanycurrentlyreliesonsalesfromonlyone,theWavePumpproduct.ButsubstantialsalesarealsoexpectedinthenearfuturefromitsWaveProcessor

products(interleaver

serires),alsousedinDWDMsystems,saystheS-1.Targetedcustomersarenetworkingsystemandsubsystemvendors,andthecompanyisfocusingonopticalamplifieranddensewavelength-divisionmultiplexing(DWDM)systemintegrators.我们发明的新型Interleaver：分布反馈型（DFB)，全光纤，拥有自主产权BONRLabs

BONRLabs

Interleaver可以说Interleaver的出现使许多传统滤波器技术在密集波分复用的新应用中重新找到了自己的位置，大大减低了器件设计制作的压力，降低了整个系统的成本。最简单的办法可能就是通过熔融拉锥工艺制作MZ干涉仪型的Interleaver。在这种设计中，在两个3dB耦合器中的两段不等长的光纤就可以实现。通过精确控制长度差就可以实现所需要的频率间隔。

InterleaverDWDM工作原理DWDM光纤传输系统OMUXODMUXOA光发送光发送光发送λ１λ２λΝλ１，λ２……λΝ光接收光接收光接收λ１λ２λΝ后置放大前置放大λ２λ２DWDM波分复用器小结1.干涉膜滤光型光波分复用器；2.衍射光栅（体光栅）型光波分复用器；3.熔融拉锥全光纤型光波分复用器；4.光纤光栅（FBG）型光波分复用器；

5.组合型光波分复用器；

6.AWG型光波分复用器；7.光数字光波分复用器；

8.基于光子晶体波导耦合器的光波分复用器。SiO21.多层介质膜LHHHHLLL

基于多层介质薄膜滤波器的波分复用/解复用器2.光栅型波分复用器输入光

1

4

3

2体光栅型3.熔融拉锥型：光功率的比例分配与锥形的长度和包层的厚度有关4.光纤光栅型布拉格光栅

1—16

1—15

16

5.组合型波分复用/解复用器要求：

能够掌握原理框图；

原理描述；

进行波长间隔分析。

6.阵列波导光栅AWG

DWDM工作原理DWDM光纤传输系统OMUXODMUXOA光发送光发送光发送λ１λ２λΝλ１，λ２……λΝ光接收光接收光接收λ１λ２λΝλ２λ２光发射机光发射机是由将带有信息的电信号转换成光信号的转换装置和将光信号送人光纤的传输装置组成。如图示DWDM用光发射和接收器件在DWDM的发展中，如果说光放大器、波分复用/解复用器在增加信道数量中起着关键作用的话，那么光源与光接收器件在提高单路速率中发挥着核心作用。二者的结合使目前的大容量、宽带技术的发展如虎添翼！1DWDM光源光源的稳定性决定了DWDM光源的可靠性。DWDM光源要求稳定工作10—20年，以波长间隔为100GHz（1.6nm)为例，允许波长间隔变化范围低于0.1nm（12GHz）。光源常用的是半导体激光器。1DWDM光源半导体激光器波长变化的主要原因是在输出功率和芯片温度一定的条件下，随着工作电流上升有源层附近的温度上升引起的。工作电流上升24%时，波长变化达到0.1nmDWDM光源的寿命点一般通信用光源寿命点为50%。SuperContinuum光源超连续光源迄今为止DWDM使用最成熟的光源仍是不同波长的多个分离的LD，但其波长间隔需要精确控制。目前，实用化的最大信道数限于100个左右SC光源SC光源是OTDM/DWDM系统的宽带低噪声光源，是将来超大容量光纤通信系统最有希望的光发射装置。SC的技术优点：SC光源的工作原理SC图2.DWDM接收器件光接收机是光纤通信系统的重要组成部分。其作用是将光信号转换回电信号，恢复光载波所携带的原信号。光接收机通常由光检测器、前置放大器、主放大器、滤波器等组成，在数字光接收机中还要增加判决、时钟提取、自动增益控制（AGC）等电路。直接检测数字光接收机框图一个概念“啁啾”特性——

在直接调制半导体激光二极管的过程中，不仅输出光强度随调制电流发生变化，而且输出光的频率也会发生波动。也就是说：在幅度调制的同时还受到频率调制（特别是在频率进入微波时的高速调制的情况下）这种现象称之为“啁啾”特性。3.DWDM系统的调制器将电信号转变为光信号的方式通常有两种：直接调制和间接调制。直接调制——（适用于半导体光源）它将要传送的信号转变为电流信号注入光源，获得相应的光信号输出，输出光波电场幅值的平方与调制信号成比例，是一种光强度调制。3.DWDM系统的调制器间接调制——（适用于半导体光源，也适用于其他类型的光源）最常用的是外调制方式：在光辐射产生后再加载调制信号。使通过调制器的光信号得到调制。3.DWDM系统的调制器具体方法：在激光器输出端外的光路上放置光调制器，在调制器上加载电压，使通过调制器的光束得到调制。如图示。直接调制间接调制比较调制方式优点不足直接调制简单；经济；容易实现啁啾现象；色散失真外调制解决以上不足需要专门的调制器；增加了插入损耗。4.波长调谐半导体激光器波长调谐单模激光器是波分复用系统相干光通信系统及光电变换网络的关键器件。主要性能指标：调谐速度、波长可调范围目前一些关键技术尚处于研究阶段，但在实验室已经取得了很大进展，部分产品已投入使用。5.半导体调谐激光器半导体