WDM器件

wdm系統(tǒng)中使用著大量不同種類不同名稱的無源光器件，從使用功能的角度看，最主要的無源光器件有光纖連接器、光功率分路器、光定向耦合器、波分復(fù)用器件以及光隔離器等。 1.光纖連接器 光纖(活動)連接器是一種可拆卸使用的連接器件。它主要用于設(shè)備與光纖之間、光纖與光纖之間或光纖與其他無源器件的連接。 光纖連接器的作用就是把光纖的兩個(gè)端面精密對接起來，使發(fā)射光纖輸出的光能量能最大限度地耦合到接收光纖中去。理想的光纖耦合是沒有損耗的，但實(shí)際上損耗是難以避免的。引起連接損耗的原因有兩類:一是相互連接的兩光纖參數(shù)，如芯徑、折射率指數(shù)的不匹配;二是由于光纖的耦合不完善、有缺陷，如兩光纖端面之間有間隙、兩光纖軸有橫向位移、兩光纖軸傾斜成角度、光纖端面不平整或受污染。 對光纖連接器的基本要求是連接損耗小。此外還要求重復(fù)插拔性好，互換性好，穩(wěn)定可靠，對環(huán)境條件不敏感，機(jī)械性能好、強(qiáng)度高，反射損耗高，壽命長，成本低，體積小。 2.光耦合器 光耦合器是一種能使傳輸中的光信號在特殊結(jié)構(gòu)的耦合區(qū)發(fā)生耦合，并進(jìn)行再分配的器件。其作用之一是將光信號進(jìn)行分路與合路。 光耦合器的種類很多，大體上可以分為3種類型:以光纖為基本材料的光纖耦合器;以光學(xué)元件為基礎(chǔ)組合成的多路耦合器;基板波導(dǎo)型耦合器。其中光纖耦合器體積小，和光纖連接較方便，是目前較常使用的一種。 光纖耦合器也有許多不同的分類方法。從制造技術(shù)看，可以劃分為軸向?qū)?zhǔn)技術(shù)(又稱纖芯交互型)和橫向?qū)?zhǔn)技術(shù)(又稱表面交互型)。由橫向?qū)?zhǔn)技術(shù)制造的光纖耦合器又可以劃分為全光纖型(研磨和熔融法)和集成光學(xué)型(鈮酸鋰、硅或平面玻璃方法)。從使用功能角度，則可以有更廣泛的分類方法，即可以劃 分為3端口和4端口光纖耦合器、星形耦合器和波分復(fù)用器件。 (1)3端口和4端口光纖耦合器 只要是有3個(gè)或4個(gè)端口，且不同端口之間有一定光功率分配比例的光纖耦合器均可以納入這一類。 (2)星形耦合器 有多個(gè)輸入端口m或n和多個(gè)輸出端口(n)，通常完成將單個(gè)輸入信號分配給多個(gè)輸出口的任務(wù)。 (3)波分復(fù)用器件 上述幾種光纖耦合器只涉及光功率的分配，而波分復(fù)用器件不僅涉及光功率的分配，還涉及不同波長的分配，即具有將多個(gè)不同波長的光信號進(jìn)行結(jié)合(合波器)或分離(分波器)的功能。

目前已商用的wdm器件可以分為4類，即角色散器件、干涉濾波器、熔錐型wdm和集成光波導(dǎo)型。較常用的wdm器件有以下幾種。 ①光柵型wdm 光柵型wdm屬于角色散型器件。光柵的種類很多，但用于wdm系統(tǒng)中的主要是炫耀光柵。炫耀光柵的每一個(gè)刻槽都有平行的側(cè)面，因此除單向反射外，還產(chǎn)生了由刻槽一邊到另一邊的附加光程差，從而改變了光波的相位，所以炫耀光柵是一種相位光柵。其主要特征是能夠使入射光經(jīng)過它將能量在衍射效率最 局的方向上集中，而獲得最大的光強(qiáng)。 光柵型wdm器件具有優(yōu)良的波長選擇特性，可以使波長間隔縮小到數(shù)nm，甚至0.5nm左右。且光柵型器件是并聯(lián)工作的，插入損耗不會隨復(fù)用信道的增多而增加，已能實(shí)現(xiàn)32~131個(gè)波長的復(fù)用。其缺點(diǎn)是對溫度非常敏感，必須采用溫控措施。 ②光纖布拉格(bragg)光柵 光纖布拉格光柵是利用光纖的光敏性，即光纖折射率在紫外光的照射下隨光強(qiáng)發(fā)生變化的特性而制成的。光纖的這種折射率變化具有穩(wěn)定性，可以保持永久不變。因而利用紫外光干涉條紋，側(cè)面照射摻雜(例如摻鍺)光纖，就可以使光纖折射率發(fā)生周期性變化，從而形成光纖布拉格光柵。 光纖布拉格光柵相當(dāng)于一種全光纖陷波濾波器。它具有良好的濾波性能:通帶平坦、過渡帶陡峭、阻帶防衛(wèi)度高。且中心反射波長可以精確控制，反射帶寬可以任意選擇，反射波長的反射率可達(dá)100%。當(dāng)多波長的入射光通過時(shí)，只有滿足布拉格光柵條件的波長發(fā)生全反射，而其余波長的光會順利通過，因此 它可以作為一種非常好的解復(fù)用器。 光纖布拉格光柵除了可以作為wdm器件外，還可以作光纖激光器、光纖調(diào)制器、光纖濾波器、光纖光柵色散補(bǔ)償器等。光纖布拉格光柵與光纖連接簡便，可以實(shí)現(xiàn)全光纖器件，并能將各種全光纖器件集成在一根光纖里形成集成型光纖通信系統(tǒng)?？梢姽饫w布拉格光柵有著非常美好的應(yīng)用前景。

1.光纖熔錐型wdm器件 光纖熔錐型器件是將多根光纖在熱熔融條件下拉成錐形，并稍加扭曲，使其熔接在一起，通過錐形區(qū)的消失波耦合達(dá)到各自波長所需的耦合光功率。這種器件無需波長選擇器件，十分簡單，易于批量生產(chǎn)。其最大優(yōu)點(diǎn)是插入損耗低，可達(dá)0.05db。此外還具有很好的光信道帶寬/信道間隔比和溫度穩(wěn)定性，能得到較高的隔離比，制造成本也比較低。不足之處是尺寸稍大，波分復(fù)用信道數(shù)較少(小于10個(gè))。 2.薄膜濾波器型wdm器件 薄膜濾波器型器件通常由一二十層不同材料、折射率和厚度的介質(zhì)薄膜按照設(shè)計(jì)要求組合起來，通過對不同波長形成通帶和阻帶來達(dá)到對不同波長進(jìn)行合成和分離的作用。這種器件的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，與光纖參數(shù)幾乎無關(guān)，信號通帶很平坦，插入損耗較低，可達(dá)0.4db。缺點(diǎn)是設(shè)計(jì)和制造比較麻煩，產(chǎn)量較低，價(jià)格也高于熔錐型器件。

WDM是將一系列載有信息、但波長不同的光信號合成一束，沿著單根光纖傳輸;在接收端再用某種方法，將各個(gè)不同波長的光信號分開的通信技術(shù)。這種技術(shù)可以同時(shí)在一根光纖上傳輸多路信號，每一路信號都由某種特定波長的光來傳送，這就是一個(gè)波長信道。

在同一根光纖中同時(shí)讓兩個(gè)或兩個(gè)以上的光波長信號通過不同光信道各自傳輸信息,稱為光波分復(fù)用技術(shù),簡稱WDM。光波分復(fù)用包括頻分復(fù)用和波分復(fù)用。光頻分復(fù)用(frequency-division multiplexing, FDM)技術(shù)和光波分復(fù)用(WDM)技術(shù)無明顯區(qū)別,因?yàn)楣獠ㄊ请姶挪ǖ囊徊糠?光的頻率與波長具有單一對應(yīng)關(guān)系。通常也可以這樣理解,光頻分復(fù)用指光頻率的細(xì)分,光信道非常密集。光波分復(fù)用指光頻率的粗分,光倍道相隔較遠(yuǎn),甚至處于光纖不同窗口。

光波分復(fù)用一般應(yīng)用波長分割復(fù)用器和解復(fù)用器(也稱合波/分波器)分別置于光纖兩端,實(shí)現(xiàn)不同光波的耦合與分離。這兩個(gè)器件的原理是相同的。光波分復(fù)用器的主要類型有熔融拉錐型,介質(zhì)膜型,光柵型和平面型四種。其主要特性指標(biāo)為插入損耗和隔離度。通常,由于光鏈路中使用波分復(fù)用設(shè)備后,光鏈路損耗的增加量稱為波分復(fù)用的插入損耗。當(dāng)波長11,l2通過同一光纖傳送時(shí),在與分波器中輸入端l2的功率與11輸出端光纖中混入的功率之間的差值稱為隔離度。

現(xiàn)在市場使用WDM技術(shù)的產(chǎn)品主要有CWDM和DWDM。

除了通用的平臺服務(wù)和擴(kuò)展外，WDM還實(shí)現(xiàn)了一個(gè)模塊化的、分層次類型的微型驅(qū)動程序結(jié)構(gòu)。類型驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)了支持通用總線、協(xié)議或設(shè)備類所需的功能性接口。類型驅(qū)動程序的一般特性是為邏輯設(shè)備的命令設(shè)置、協(xié)議和代碼重用所需的總線接口實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化提供必要的條件。

基本上，WDM規(guī)范依靠一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的類驅(qū)動程序來控制一類硬件的最常用和基本的功能。Windows2000為每一類硬件包括一個(gè)本地類驅(qū)動程序，然后，對應(yīng)于某個(gè)特定廠商或者硬件型號的迷你驅(qū)動程序加入在類驅(qū)動中未包括的特殊或定制功能。廠商還可以更進(jìn)一步地加入過濾器驅(qū)動程序來提供在類驅(qū)動的上層或底層進(jìn)行的微調(diào)特性，以此來提供驅(qū)動程序本身和由硬件設(shè)備執(zhí)行的任務(wù)最大的效率。在絕大多數(shù)情況下，這種設(shè)計(jì)將得到各方面均兼容于Windows2000的驅(qū)動程序，提供更好的性能，消耗更少的系統(tǒng)資源，并且對驅(qū)動程序大小的縮減經(jīng)常達(dá)到90%。注意此處大小指的只是廠商/型號特定驅(qū)動程序，而不包括本地類驅(qū)動程序。