WDM核心光器件講師：編號(hào)：日期：北研所新員工培訓(xùn)系列教程目錄半導(dǎo)體激光器光探測器光復(fù)用/解復(fù)用器梳狀濾波器摻鉺光纖放大器光纖拉曼放大器色散補(bǔ)償光纖衰減器光開關(guān)通道衰減可調(diào)合波器（VMUX）波長阻斷器（WB）波長選擇開關(guān)（WSS）平面波導(dǎo)可配置光分插復(fù)用模塊（PLCROADM）波長鎖定器可調(diào)濾波器光譜性能監(jiān)測器（OPM）半導(dǎo)體激光器LD注入電流有源層解理面LDFB-LD半導(dǎo)體激光器DWDM系統(tǒng)對(duì)光源的要求標(biāo)準(zhǔn)而穩(wěn)定的波長比較大的色散容納值半導(dǎo)體激光器調(diào)制方式直接調(diào)制內(nèi)調(diào)制，直接對(duì)光源進(jìn)行調(diào)制，通過控制半導(dǎo)體激光器的注入電流的大小來改變激光器輸出光波的強(qiáng)弱由于調(diào)制電流的變化將引起激光器發(fā)光諧振腔的光學(xué)長度發(fā)生變化，引起發(fā)射激光的波長隨著調(diào)制電流變化，這種變化被稱作調(diào)制啁啾啁啾的存在展寬了激光器發(fā)射光譜的帶寬，使光源的光譜特性變壞，限制了系統(tǒng)的傳輸速率和距離間接調(diào)制外調(diào)制，不直接調(diào)制光源，而是在光源的輸出通路上外加調(diào)制器對(duì)光波進(jìn)行調(diào)制，此調(diào)制器實(shí)際上起到一個(gè)光開關(guān)的作用在調(diào)制的過程中，對(duì)光波的頻譜特性不會(huì)產(chǎn)生任何影響，保證了光譜的質(zhì)量，調(diào)制頻率啁啾很小，傳輸速率和距離較長半導(dǎo)體激光器間接調(diào)制激光器的結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體激光器間接調(diào)制方式電光調(diào)制器聲光調(diào)制器波導(dǎo)調(diào)制器電吸收調(diào)制器的吸收波長的改變半導(dǎo)體激光器激光器波長的穩(wěn)定與控制影響集成式電吸收調(diào)制激光器波長的主要因素之一是芯片溫度的變化，其波長的溫度依賴性典型值為0.08nm/℃，正常工作溫度為25℃，在15℃～35℃溫度范圍內(nèi)調(diào)節(jié)芯片的溫度，即可使EML調(diào)定在一個(gè)指定的波長上，調(diào)節(jié)范圍為1.6nm。芯片溫度的調(diào)節(jié)依靠改變制冷器的驅(qū)動(dòng)電流實(shí)現(xiàn)，再用熱敏電阻作反饋便可使芯片溫度穩(wěn)定在一個(gè)基本恒定的溫度上?？梢杂行Ы鉀Q相對(duì)短期波長的穩(wěn)定問題，對(duì)于激光器老化等原因引起的波長長期變化無能為力半導(dǎo)體激光器激光器波長的穩(wěn)定與控制光檢測器光檢測器將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏?。DWDM系統(tǒng)主要有兩種光探測器：PIN和APD。光檢測器PIN光檢測器PNV0耗盡區(qū)I光檢測器APD光檢測器V0耗盡區(qū)I++吸收增益P光復(fù)用/解復(fù)用器復(fù)用器的主要作用是將多個(gè)波長通道合在一根光纖中傳輸解復(fù)用器的主要作用是將在一根光纖中傳輸?shù)亩鄠€(gè)波長通道分離要求是復(fù)用通道數(shù)量足夠、插入損耗小、隔離度高和通帶范圍寬等光復(fù)用/解復(fù)用器光柵型介質(zhì)薄膜濾波器型光纖耦合器型陣列波導(dǎo)光柵型光復(fù)用/解復(fù)用器光柵型體光柵光纖光柵光復(fù)用/解復(fù)用器介質(zhì)薄膜濾波器型插損小、溫度特性好、通道數(shù)量多時(shí)插損一致性差光復(fù)用/解復(fù)用器光纖耦合器型成本低，損耗大僅限于合波光復(fù)用/解復(fù)用器陣列波導(dǎo)光柵型通道數(shù)量多、通帶寬、需要溫控光復(fù)用/解復(fù)用器參數(shù)梳狀濾波器摻鉺光纖放大器作用放大光信號(hào)優(yōu)點(diǎn)增益高輸出功率大工作光學(xué)帶寬較寬與偏振無關(guān)噪聲指數(shù)較低放大特性與系統(tǒng)比特率和數(shù)據(jù)碼型無關(guān)摻鉺光纖放大器結(jié)構(gòu)摻鉺光纖放大器鉺離子能級(jí)圖摻鉺光纖放大器應(yīng)用功率放大器線路放大器前置放大器摻鉺光纖放大器應(yīng)用功率放大器摻鉺光纖放大器應(yīng)用線路放大器摻鉺光纖放大器應(yīng)用前置放大器摻鉺光纖放大器EDFA增益平坦控制摻鉺光纖放大器EDFA的增益鎖定光纖拉曼放大器增益波長由泵浦光波長決定，只要泵浦源的波長適當(dāng)，理論上可得到任意波長的信號(hào)放大增益介質(zhì)為傳輸光纖本身噪聲指數(shù)低。色散補(bǔ)償光纖利用色散補(bǔ)償光纖本身具有的負(fù)色散來抵消傳輸光纖的正色散，使信號(hào)脈沖得到壓縮無源補(bǔ)償方法，簡單易行100％（±10%）斜率補(bǔ)償插損小且對(duì)波長不敏感提供不同補(bǔ)償距離的DCF，可以根據(jù)實(shí)際組網(wǎng)進(jìn)行靈活配置。衰減器應(yīng)用放置在光接收機(jī)的前面，調(diào)節(jié)光接收機(jī)的輸入光功率，使之在光接收機(jī)正常工作的合適光功率范圍內(nèi)；放置在光發(fā)射機(jī)的后面，調(diào)節(jié)其輸出光功率，使系統(tǒng)發(fā)送端和接收端的光功率差在合適范圍內(nèi)；放置在光放大器之前或之后，調(diào)節(jié)線路光纖的損耗，使之與光放大器的增益匹配；放置在光分插復(fù)用（OADM）站點(diǎn)中，調(diào)節(jié)直通波長與上路波長的光功率差，使之滿足要求。衰減器根據(jù)衰減量是否可調(diào)節(jié)，衰減器分為固定衰減器和可調(diào)衰減器?？烧{(diào)衰減器根據(jù)衰減量的調(diào)節(jié)方式，一般分為手動(dòng)可調(diào)衰減器和電可調(diào)衰減器。電可調(diào)衰減器根據(jù)實(shí)現(xiàn)技術(shù)，目前有基于步進(jìn)馬達(dá)控制的機(jī)械式電可調(diào)衰減器、基于MEMS的電可調(diào)衰減器、基于波導(dǎo)的電可調(diào)衰減器等。光開關(guān)（Switch）應(yīng)用在工作通路和保護(hù)通路間切換，實(shí)現(xiàn)光保護(hù)功能將在線檢測單元，如OPM、OWM等，用1：2等光開關(guān)與在線監(jiān)測口連接，通過切換光開關(guān)，可實(shí)現(xiàn)用已檢測單元檢測多個(gè)在線監(jiān)測口的功能用于ROADM系統(tǒng)光開關(guān)（Switch）根據(jù)原理，光開關(guān)可分為機(jī)械式和非機(jī)械式兩大類。機(jī)械式光開關(guān)主要靠光纖或者其他光學(xué)元件空間移動(dòng)，使光路發(fā)生變化。優(yōu)點(diǎn)是不受偏振影響，便于鎖存。非機(jī)械式光開關(guān)目前主要有基于MEMS的光開關(guān)、液晶光開關(guān)、基于波導(dǎo)的光開關(guān)、等。優(yōu)點(diǎn)是速度快、體積小，但不便于鎖存。通道衰減可調(diào)合波器（VMUX）放置于系統(tǒng)的發(fā)送端，代替合波器的位置，可動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)每通路的衰減量，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)光功率的預(yù)均衡功能波長阻斷器（WavelengthBlocker）應(yīng)用用于長距離傳輸系統(tǒng)的中間節(jié)點(diǎn)，均衡各通路功率，利用WB的功率均衡功能利用WB的波長阻斷功能，與光復(fù)用/解復(fù)用器件配合實(shí)現(xiàn)ROADM功能波長選擇開關(guān)（WavelengthSelectiveSwitch）應(yīng)用與光復(fù)用/解復(fù)用器件配合，實(shí)現(xiàn)ROADM中不同方向的波長調(diào)度功能利用下路WSS，實(shí)現(xiàn)ROADM中下路端口可配置功能平面波導(dǎo)可配置光分插復(fù)用模塊（PLCROADM）與光解復(fù)用器件配合，實(shí)現(xiàn)ROADM中可配置上路功能。平面波導(dǎo)可配置光分插復(fù)用模塊（PLCROADM）波長鎖定器（WavelengthLocker）原理框圖波長鎖定器（WavelengthLocker）波長檢測原理可調(diào)濾波器（TunableFilter）原理光譜性能監(jiān)測器（OPM）一種小型化、低稱本的光譜儀用于測試DWDM系統(tǒng)每通路的波長、光功率、光信噪比實(shí)現(xiàn)技術(shù)基