WDM器件

常见

　　1.光纤熔锥型WDM器件

　　光纤熔锥型器件是将多根光纤在热熔融条件下拉成锥形，并稍加扭曲，使其熔接在一起，通过锥形区的消失波耦合达到各自波长所需的耦合光功率。这种器件无需波长选择器件，十分简单，易于批量生产。其优点是插入损耗低，可达0.05dB。此外还具有很好的光信道带宽／信道间隔比和温度稳定性，能得到较高的隔离比，制造成本也比较低。不足之处是尺寸稍大，波分复用信道数较少（小于10个）。

　　2.薄膜滤波器型WDM器件

　　薄膜滤波器型器件通常由一二十层不同材料、折射率和厚度的介质薄膜按照设计要求组合起来，通过对不同波长形成通带和阻带来达到对不同波长进行合成和分离的作用。这种器件的优点是结构紧凑，与光纤参数几乎无关，信号通带很平坦，插入损耗较低，可达0.4dB。缺点是设计和制造比较麻烦，产量较低，价格也高于熔锥型器件。

WDM中的无源光器件

　　WDM系统中使用着大量不同种类不同名称的无源光器件，从使用功能的角度看，最主要的无源光器件有光纤连接器、光功率分路器、光定向耦合器、波分复用器件以及光隔离器等。

　　1．光纤连接器

　　光纤(活动)连接器是一种可拆卸使用的连接器件。它主要用于设备与光纤之间、光纤与光纤之间或光纤与其他无源器件的连接。

　　光纤连接器的作用就是把光纤的两个端面精密对接起来，使发射光纤输出的光能量能限度地耦合到接收光纤中去。理想的光纤耦合是没有损耗的，但实际上损耗是难以避免的。引起连接损耗的原因有两类：一是相互连接的两光纤参数，如芯径、折射率指数的不匹配；二是由于光纤的耦合不完善、有缺陷，如两光纤端面之间有间隙、两光纤轴有横向位移、两光纤轴倾斜成角度、光纤端面不平整或受污染。

　　对光纤连接器的基本要求是连接损耗小。此外还要求重复插拔性好，互换性好，稳定可靠，对环境条件不敏感，机械性能好、强度高，反射损耗高，寿命长，成本低，体积小。

　　2．光耦合器

　　光耦合器是一种能使传输中的光信号在特殊结构的耦合区发生耦合，并进行再分配的器件。其作用之一是将光信号进行分路与合路。

　　光耦合器的种类很多，大体上可以分为3种类型：以光纤为基本材料的光纤耦合器；以光学元件为基础组合成的多路耦合器；基板波导型耦合器。其中光纤耦合器体积小，和光纤连接较方便，是目前较常使用的一种。

　　光纤耦合器也有许多不同的分类方法。从制造技术看，可以划分为轴向对准技术(又称纤芯交互型)和横向对准技术(又称表面交互型)。由横向对准技术制造的光纤耦合器又可以划分为全光纤型(研磨和熔融法)和集成光学型(铌酸锂、硅或平面玻璃方法)。从使用功能角度，则可以有更广泛的分类方法，即可以划

　　分为3端口和4端口光纤耦合器、星形耦合器和波分复用器件。

　　(1)3端口和4端口光纤耦合器

　　只要是有3个或4个端口，且不同端口之间有一定光功率分配比例的光纤耦合器均可以纳入这一类。

　　(2)星形耦合器

　　有多个输入端口M或N和多个输出端口(N)，通常完成将单个输入信号分配给多个输出口的任务。

　　（3）波分复用器件

　　上述几种光纤耦合器只涉及光功率的分配，而波分复用器件不仅涉及光功率的分配，还涉及不同波长的分配，即具有将多个不同波长的光信号进行结合(合波器)或分离(分波器)的功能。

种类

　　目前已商用的WDM器件可以分为4类，即角色散器件、干涉滤波器、熔锥型WDM和集成光波导型。较常用的WDM器件有以下几种。

　　①光栅型WDM

　　光栅型WDM属于角色散型器件。光栅的种类很多，但用于WDM系统中的主要是炫耀光栅。炫耀光栅的每一个刻槽都有平行的侧面，因此除单向反射外，还产生了由刻槽一边到另一边的附加光程差，从而改变了光波的相位，所以炫耀光栅是一种相位光栅。其主要特征是能够使入射光经过它将能量在衍射效率最

　　局的方向上集中，而获得的光强。

　　光栅型WDM器件具有优良的波长选择特性，可以使波长间隔缩小到数nm，甚至0．5nm左右。且光栅型器件是并联工作的，插入损耗不会随复用信道的增多而增加，已能实现32～131个波长的复用。其缺点是对温度非常敏感，必须采用温控措施。

　　②光纤布拉格(Bragg)光栅

　　光纤布拉格光栅是利用光纤的光敏性，即光纤折射率在紫外光的照射下随光强发生变化的特性而制成的。光纤的这种折射率变化具有稳定性，可以保持不变。因而利用紫外光干涉条纹，侧面照射掺杂（例如掺锗)光纤，就可以使光纤折射率发生周期性变化，从而形成光纤布拉格光栅。

　　光纤布拉格光栅相当于一种全光纤陷波滤波器。它具有良好的滤波性能：通带平坦、过渡带陡峭、阻带防卫度高。且中心反射波长可以精确控制，反射带宽可以任意选择，反射波长的反射率可达100％。当多波长的入射光通过时，只有满足布拉格光栅条件的波长发生全反射，而其余波长的光会顺利通过，因此

　　它可以作为一种非常好的解复用器。

　　光纤布拉格光栅除了可以作为WDM器件外，还可以作光纤激光器、光纤调制器、光纤滤波器、光纤光栅色散补偿器等。光纤布拉格光栅与光纤连接简便，可以实现全光纤器件，并能将各种全光纤器件集成在一根光纤里形成集成型光纤通信系统。可见光纤布拉格光栅有着非常美好的应用前景。