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声光可调谐滤波器(Acousto-opticTunableFilter,AOTF)的原理是根据声光衍射原理制成的分光器件,它由晶体和键合在其上的换能器构成,换能器将高频的RF驱动电信号(一般约为几十兆赫至二百兆赫之间)转换为在晶体内的超声波振动,超声波产生了空间周期性的调制,其作用像衍射光栅。
当入射光照射到此光栅后将产生布喇格衍射,其衍射光 的波长与高频驱动电信号的频率有着一一对应的关系。因此,只要改变RF驱动信号的频率,即可改变衍射光的波长,进而达到了分光的 目的。
从电气工程上,所有的元件可以归纳为三类最基本的元件,即电阻,电感和电容.电阻的阻值与交流电的频率无关.电感的阻值(称为感抗)Xl=2πfL,即与交流电的频率成正比.频率越高,感抗越大.电容元件则与电感...
这个必须接合图纸来说明较清楚些,简单地说吧就是利用电容,电感量的不一样,所对不同频率产生的阻抗不一样.阻抗大的被阻挡,阻抗小的被通过.同时也可以利用电容,电感对某个频段产生偕振,使之通过或被阻挡.这就...
模拟的一阶滤波器带外衰减是20db/十倍频,而二阶则是40db/十倍频,阶数越高带外衰减越快。可以粗略地认为阶数越高滤波效果越好,但有时可能需要折中考虑相移,稳定性等因素。
基于多模光纤滤波器的可调谐掺铒光纤激光器
研究了一种新型、全光纤、宽带可调谐环形腔掺铒光纤激光器。该激光器利用由单模-多模-单模光纤组成的滤波器实现波长可调谐及激光器的全光纤结构。该滤波器将多模光纤缠绕在偏振控制器上,两端分别与一段单模光纤相连,通过调整偏振控制器的状态,实现了中心波长1542~1560nm的不同激光输出。单波长连续可调谐激光器的波长可调范围为18nm,边模抑制比大于40dB,3dB线宽为0.096nm;进一步调整偏振控制器的状态和抽运功率,实验同时得到了连续可调谐的双波长、三波长等多波长激光输出。对于可调谐的多波长激光器,通过调整偏振控制器的状态,可实现波长间隔及输出中心波长两者可调。
空间级联可调谐光滤波器方式实现光分插复用器
提出一种采用空间级联可调谐光滤波器方式实现的OADM。该器件不但具有集成度高、体积小、插入损耗低、信道间插入损耗差异小的特点,而且能够在控制电路的作用下灵活选择上下路波长及其数量,为构建灵活、高性能的WDM网络提供了选择。
基于干涉原理的滤波器:熔锥光纤滤波器、Fabry-Perot滤波器、多层介质膜滤波器、马赫-曾德干涉滤波器。
基于光栅原理的滤波器:体光栅滤波器、阵列波导光栅滤波器(AWG)、光纤光栅滤波器、声光可调谐滤波器。
附图分别是基于干涉原理的多层介质膜滤波器原理图和基于光栅原理的体型光栅滤波器示意图。
OADM在光域内实现了传统的SDH(电同步数字层次结构)分插复用器在时域内完成的功能,而且具有透明性,可以处理任何格式和速率的信号,这一点比电ADM更优越。鉴于OADM在骨干网节点及本地接入中的重要作用,国内外各大学、公司和团体都展开了比较深入的研究,有力的推动了OADM商业化进程。美国于1994年开始的MONET计划,包含基于声光可调谐滤波器结构的8波长通道OADM节点的研究。欧盟于1995年开始的ACTS计划中有COBNET(联合光干线通信网)和METON(光城域通信网)两个项目都与OADM有关,该计划对OADM器件进行了广泛而深入的研究。从商业化程度来看,目前Lucent公司已经研制出40×10Gb/s带有完善网络接口的OADM节点,并成功推向市场。其它如Alcatel,Siemens,NEC等公司也都有成熟产品推出。目前国内对OAMD的研究也取得了很大进展,在863-300项目"中国高速信息示范网"中,大唐、武邮、中兴分别完成了8路波长,任意上下的OADM节点,具有完善的网络管理接口,可根据网络需求,对OADM进行灵活配置。
一般的OADM节点可以用四端口模型来表示,基本功能包括三种:下路需要的波长信道,复用进上路信号,使其它波长信道尽量不受影响地通过。OADM具体的工作过程如下:从线路来的WDM信号包含N个波长信道,进入OADM的"Main Input"端,根据业务需求,从N个波长信道中,有选择性地从下路端(Drop)输出所需的波长信道,相应地从上路端(Add)输入所需的波长信道。而其它与本地无关的波长信道就直接通过OADM,和上路波长信道复用在一起后,从OADM的线路输出端(Main Output)输出。
根据不同的组网设计、业务需求情况和资源配置,光网络对用于其中的OADM节点有一定的要求,主要集中在性能要求上,具体体现在以下几个方面:重构性、可扩展性、透明性以及多通道处理能力。
此外,引入OADM对网络管理有利有弊。尽管OADM允许光信道的灵活管理,但其灵活性不是完全不受约束的,OADM带来的信号恶化需要认真考虑。在网络目标与OADM的光性能上存在一个技术选择的平衡点。
OADM节点的核心器件是光滤波器件,由滤波器件选择要上/下路的波长,实现波长路由。目前应用于OADM中的比较成熟的滤波器有声光可调谐滤波器、体光栅、阵列波导光栅(AWG)、光纤布拉格光栅(FBG)、多层介质膜等。
根据可实现上下波长的灵活性,OADM可分为固定波长OADM、半可重构OADM和完全可重构OADM。从实际应用上看固定波长OADM和半可重构OADM已可以应用于系统中,而在大型网络节点中可以上下任意波长信道的完全可重构OADM实现起来还有一定难度。
从OADM实现的具体形式来看,主要包括分波合波器加光开关阵列及光纤光栅加光开关两大类。
1)分波合波器加光开关阵列
这种结构的波长路由采用分波合波器,OADM的直通与上下的切换由光开关或光开关阵列来实现。这种结构的支路与群路间的串扰由光开关决定,波长间串扰由分波合波器决定。由于分波合波器的损耗一般都比较大,所以这种结构的主要不足是插损较大。目前分波合波器多采用体光栅、多层介质膜和阵列波导光栅等器件。从物理上看分波器反过来用就成为合波器,当然在实际设计上分波器与合波器的考虑还是略有不同的,下面从构成分波器的角度对这三种器件分别加以简要介绍。
多层介质膜
多个FP腔级联构成多层介质膜,根据每个FP腔的透过波长不同来实现解复用功能,这是多层介质膜的工作原理。其优点是顶带平坦,波长响应尖锐,温度稳定性好,损耗低,对信号的偏振性不敏感,在商用系统中广泛应用。但由于它要通过透镜与光纤相连,因而光纤耦合需要精确校准,另外其稳定性也受到环境温度的影响,因此在生产与复制过程中难以保证通带中心波长的精确控制。
体光栅
体光栅属于角色散型器件。衍射光栅在玻璃衬底上沉积环氧树脂,在其上制造光栅线,构成反射型闪耀光栅。入射光照射到光栅上后,由于光栅的角色散作用,不同波长的光以不同角度反射,然后经透镜汇聚到不同的输出光纤,从而完成波长选择作用。由于体光栅是体型装置,不易制造,价格昂贵。
阵列波导光栅
将光从普通的N×N星型耦合器的任何一处输入都将传到所有输出端,没有任何波长选择性。而在阵列波导光栅(AWG)中,任何工作频段内的输入光都将从一个确定的端口输出,这样就可以实现复用和解复用的功能。与目前常用的多层介质膜相比,AWG的特点是结构紧凑、价格便宜、信道间隔更窄,适用于多信道的大型节点。
AWG需要解决的问题有:偏振的影响、温度的影响、光纤的连接与耦合。
2)光纤光栅
光纤布拉格光栅(FBG)是使用紫外光干涉在光纤中形成周期性的折射率变化(光栅)制成的光器件。其优点是可直接写入通信光纤,成本低,生产重复性高,可批量生产,易于与各种光纤系统连接,连接损耗小,波长、带宽、色散可灵活控制。存在的主要问题是受外界环境的影响较大,如温度、应变等因素的微小变化都会导致中心波长的漂移。
干线WDM信号经开关选路,每路的光栅对准一个波长,被光栅反射的波长经环行器下路到本地,其他的干线信号波长通过光栅经环行器跟本地节点的上路信号波长合波,继续在干线上向前传输。这个方案可以根据开关和光栅来任意选择上下话路的波长,使网络资源的配置具有较大的灵活性。由于每个FBG只能下一路波长信道,由于生产成本的原因,这种结构只能适用于上下话路不多的小型节点。