北研所新员工培训系列教程-WDM核心光器件

WDM核心光器件讲师：编号：日期：北研所新员工培训系列教程目录半导体激光器光探测器光复用/解复用器梳状滤波器掺铒光纤放大器光纤拉曼放大器色散补偿光纤衰减器光开关通道衰减可调合波器（VMUX）波长阻断器（WB）波长选择开关（WSS）平面波导可配置光分插复用模块（PLCROADM）波长锁定器可调滤波器光谱性能监测器（OPM）半导体激光器LD注入电流有源层解理面LDFB-LD半导体激光器DWDM系统对光源的要求标准而稳定的波长比较大的色散容纳值半导体激光器调制方式直接调制内调制，直接对光源进行调制，通过控制半导体激光器的注入电流的大小来改变激光器输出光波的强弱由于调制电流的变化将引起激光器发光谐振腔的光学长度发生变化，引起发射激光的波长随着调制电流变化，这种变化被称作调制啁啾啁啾的存在展宽了激光器发射光谱的带宽，使光源的光谱特性变坏，限制了系统的传输速率和距离间接调制外调制，不直接调制光源，而是在光源的输出通路上外加调制器对光波进行调制，此调制器实际上起到一个光开关的作用在调制的过程中，对光波的频谱特性不会产生任何影响，保证了光谱的质量，调制频率啁啾很小，传输速率和距离较长半导体激光器间接调制激光器的结构半导体激光器间接调制方式电光调制器声光调制器波导调制器电吸收调制器的吸收波长的改变半导体激光器激光器波长的稳定与控制影响集成式电吸收调制激光器波长的主要因素之一是芯片温度的变化，其波长的温度依赖性典型值为0.08nm/℃，正常工作温度为25℃，在15℃～35℃温度范围内调节芯片的温度，即可使EML调定在一个指定的波长上，调节范围为1.6nm。芯片温度的调节依靠改变制冷器的驱动电流实现，再用热敏电阻作反馈便可使芯片温度稳定在一个基本恒定的温度上。可以有效解决相对短期波长的稳定问题，对于激光器老化等原因引起的波长长期变化无能为力半导体激光器激光器波长的稳定与控制光检测器光检测器将光信号转变为电流。DWDM系统主要有两种光探测器：PIN和APD。光检测器PIN光检测器PNV0耗尽区I光检测器APD光检测器V0耗尽区I++吸收增益P光复用/解复用器复用器的主要作用是将多个波长通道合在一根光纤中传输解复用器的主要作用是将在一根光纤中传输的多个波长通道分离要求是复用通道数量足够、插入损耗小、隔离度高和通带范围宽等光复用/解复用器光栅型介质薄膜滤波器型光纤耦合器型阵列波导光栅型光复用/解复用器光栅型体光栅光纤光栅光复用/解复用器介质薄膜滤波器型插损小、温度特性好、通道数量多时插损一致性差光复用/解复用器光纤耦合器型成本低，损耗大仅限于合波光复用/解复用器阵列波导光栅型通道数量多、通带宽、需要温控光复用/解复用器参数梳状滤波器掺铒光纤放大器作用放大光信号优点增益高输出功率大工作光学带宽较宽与偏振无关噪声指数较低放大特性与系统比特率和数据码型无关掺铒光纤放大器结构掺铒光纤放大器铒离子能级图掺铒光纤放大器应用功率放大器线路放大器前置放大器掺铒光纤放大器应用功率放大器掺铒光纤放大器应用线路放大器掺铒光纤放大器应用前置放大器掺铒光纤放大器EDFA增益平坦控制掺铒光纤放大器EDFA的增益锁定光纤拉曼放大器增益波长由泵浦光波长决定，只要泵浦源的波长适当，理论上可得到任意波长的信号放大增益介质为传输光纤本身噪声指数低。色散补偿光纤利用色散补偿光纤本身具有的负色散来抵消传输光纤的正色散，使信号脉冲得到压缩无源补偿方法，简单易行100％（±10%）斜率补偿插损小且对波长不敏感提供不同补偿距离的DCF，可以根据实际组网进行灵活配置。衰减器应用放置在光接收机的前面，调节光接收机的输入光功率，使之在光接收机正常工作的合适光功率范围内；放置在光发射机的后面，调节其输出光功率，使系统发送端和接收端的光功率差在合适范围内；放置在光放大器之前或之后，调节线路光纤的损耗，使之与光放大器的增益匹配；放置在光分插复用（OADM）站点中，调节直通波长与上路波长的光功率差，使之满足要求。衰减器根据衰减量是否可调节，衰减器分为固定衰减器和可调衰减器。可调衰减器根据衰减量的调节方式，一般分为手动可调衰减器和电可调衰减器。电可调衰减器根据实现技术，目前有基于步进马达控制的机械式电可调衰减器、基于MEMS的电可调衰减器、基于波导的电可调衰减器等。光开关（Switch）应用在工作通路和保护通路间切换，实现光保护功能将在线检测单元，如OPM、OWM等，用1：2等光开关与在线监测口连接，通过切换光开关，可实现用已检测单元检测多个在线监测口的功能用于ROADM系统光开关（Switch）根据原理，光开关可分为机械式和非机械式两大类。机械式光开关主要靠光纤或者其他光学元件空间移动，使光路发生变化。优点是不受偏振影响，便于锁存。非机械式光开关目前主要有基于MEMS的光开关、液晶光开关、基于波导的光开关、等。优点是速度快、体积小，但不便于锁存。通道衰减可调合波器（VMUX）放置于系统的发送端，代替合波器的位置，可动态调节每通路的衰减量，实现系统光功率的预均衡功能波长阻断器（WavelengthBlocker）应用用于长距离传输系统的中间节点，均衡各通路功率，利用WB的功率均衡功能利用WB的波长阻断功能，与光复用/解复用器件配合实现ROADM功能波长选择开关（WavelengthSelectiveSwitch）应用与光复用/解复用器件配合，实现ROADM中不同方向的波长调度功能利用下路WSS，实现ROADM中下路端口可配置功能平面波导可配置光分插复用模块（PLCROADM）与光解复用器件配合，实现ROADM中可配置上路功能。平面波导可配置光分插复用模块（PLCROADM）波长锁定器（WavelengthLocker）原理框图波长锁定器（WavelengthLocker）波长检测原理可调滤波器（TunableFilter）原理光谱性能监测器（OPM）一种小型化、低称本的光谱仪用于测试DWDM系统每通路的波长、光功率、光信噪比实现技术基