DWDM
波分复用器
2004.10.12
全光网络技术之 ——
第
六
讲
内容提要
?内容回顾；
?阵列波导光栅型波分复用器；
?光数字型波分复用器；
?基于光子晶体波导耦合器的波分复用器。
?阶段测试；
?光纤布拉格（ Bragg）光栅（ FBG）
FBG是直接用紫外激光写入在光纤纤芯上，
且其反射波长的反射率几乎可达 100%，因此
可以采用 FBG构成 DWDM用波分复用 /解复用
器。
布拉格光栅?
1— ?16 ?1— ?15
?16
?
利用 FBG构成的波分复用器
?三种构型实现解复用功能。
?试比较其三者的优缺点。
组合型 8信道波长复用器
需要掌握的知识点
?结构原理图；
?工作原理描述。
组合型 8信道波长复用器 原理描述
? 将信道间隔为 0.4nm的 8波长光信号输入到对应
的 BWDM,从环行器端口 1进入，从端口 2
出经 Bragg1和 5的反射，二者被送到光环行器的
端口 3； 则直接从环行器端口 2进入，被
送到端口 3；
? 偶数波长亦按同样的道理进入另一个光环行器的
端口 3；
? 最后，经过熔融型 3dB光纤耦合器复用到单根输
出光纤，复用光信号间隔为,？ nm
51,??
73,??
组合型 8信道波长解复用器
需要掌握的知识点
?结构原理图；
?工作原理描述。
组合型 8信道波长复用器 原理描述
?在解复用器中，信道间隔为 0.4nm的 8波长光
信号通过光隔离器输入到熔融型的 3dB光纤
耦合器，并被分配到两个相等的输出臂中；
?每个输出臂配置 4个高反射的切趾 Bragg光栅，
相继阻止 4个波长的光信号，使通过的 4个波
长的光信号的信道间隔由 0.4nm变成 0.8nm。
组合型 8信道波长复用器 原理描述
? 如臂 1,4个偶数波长的光信号从光环行器 1口传送
到 2口，其中 两个波长的光信号被两个切趾
Bragg光栅反射，从端口 2传送到端口 3，此时
的信道间隔为 1.6nm。（臂 2同理）
? 在切趾 Bragg光栅之后再接两个 BWDM,BWDM4
允许 通过，将 反射到 BWDM8，于是
被解复用到输出光纤。
? 其他同理。
62,??
84,??
4? 8? 84,??
阵列波导光栅型波分复用器
Arrayed Waveguide Grating
需要掌握的知识点
? AWG的结构、组成；
? AWG的原理描述。
一个概念
?波导：属于介质波导范畴。是指能够导引光
波沿着一定方向传播的介质。
?常见的有：
1,薄膜波导；
2.介质带状波导；
3.介质圆柱形波导（光纤）等。
******能够导波的器件叫“波导器件”
一个器件
?凹面光栅：
?凹面光栅是在凹球面反射镜上刻划一系列等
宽等间距的线条制成。
?凹面光栅除了产生衍射外，还有准光和聚焦
作用，因此不用附加任何光学系统便可以产
生光栅光谱（ 最大优点 ）。
阵列波导光栅型波分复用器 (AWG)
输出耦合器输入耦合器
输出波导
阵列波导
输入波导
光数字波分复用器
一个概念
?光波分离成两个相干光波的方法：
?分波前法,将点光源发出的光波的波前分割
出两部分，并使之在干涉场内叠加产生干涉
?采用小光源，亮度和对比度不足。
一个概念
?光波分离成两个相干光波的方法：
?分振幅法,利用两个平面对入射光的反射和
透射，使入射光的振幅分解为两个部分，这
两部分相遇产生干涉。
?既可以用扩展光源，又可以获得清晰条纹。
（平行平板法）
?常规滤光型和 AWG型波分复用器分别采用分
振幅的干涉和分波前的干涉方式。
?二者的共同点：
?实现特定频率的（波长）的滤波都采用低价
干涉（ 0阶或 1阶）的方法，所以滤光器件的
厚度和 AWG阵列波导相邻波导间的光程差都
在波长量级。
?为了获得尽可能窄的光学干涉条纹，唯一的
方法是增加干涉阶数。
光数字波分复用器
? Optical Interleaver
?数学上 这种器件的滤波函数被称为“梳状滤
波函数”，即：该函数像一把梳子，可以对
信号的频谱进行梳理和交叉。所以，有人又
把这器件成为,光梳滤波器（ Optical
Combfilter）,
或光交叉复用器。
光数字波分复用器
?利用这种器件，可以把复用的多波长光信号
分解成按奇、偶波长数排列的两组光束。每
组光束的波长间隔为原复用光信号波长间隔
的二倍。
?为更加密集的 DWDM系统的设计和实施提供
可行途径
典型的光数字复用器
? A.光纤型光数字复用器：
? 1）全光纤 MZI型光数字复用器；
? 2） F— P腔型光数字复用器；
? B.晶体干涉型光数字复用器。
1）全光纤 MZI型光数字复用器
1
2
3
4
C1
L1
L2
C2
单模光纤 MZI
全光纤 MZI型光数字复用器
?关键技术：
1、稳定的光源；
2、两干涉臂的相干光必须具有完全一致的偏振
态；
3、为使输出波形与所需实际波形接近，还得用
傅里叶变换修正波形，否则会带来误码和信
道串扰。（势必增加器件的复杂性和尺寸）
全光纤 MZI型光数字复用器
?目前进展：
? 200GHz（ 1.6um）和 100GHz（ 0.8um）波
长间隔的产品开始上市，更小间隔的产品还
存在一定的技术问题，正在寻求解决之道。
2） F— P腔型光数字复用器
基于光子晶体波导耦合器的波分复用器
?光子晶体（ PC）是一种十分令人感兴趣的新
型材料，它不仅具有控制光波传播的能力，
而且还能为 WDM系统提供光子晶体基光滤波
器。
?基于 PC的波分复用器的尺寸可以小到几百微
米到几十微米量级。
DWDM波分复用器小结
1.干涉膜滤光 型光波分复用器；
2.衍射光栅（体光栅） 型光波分复用器；
3.熔融拉锥全光纤 型光波分复用器；
4.光纤光栅（ FBG） 型光波分复用器；
5.组合 型光波分复用器；
6.AWG型光波分复用器；
7.光数字 光波分复用器；
8.基于光子晶体波导耦合器的 光波分复用器。
阶段测试
?DWDM系统 波分复用器 的
种类 及各自 典型工作原理图 。
波分复用器
2004.10.12
全光网络技术之 ——
第
六
讲
内容提要
?内容回顾；
?阵列波导光栅型波分复用器；
?光数字型波分复用器；
?基于光子晶体波导耦合器的波分复用器。
?阶段测试；
?光纤布拉格（ Bragg）光栅（ FBG）
FBG是直接用紫外激光写入在光纤纤芯上，
且其反射波长的反射率几乎可达 100%，因此
可以采用 FBG构成 DWDM用波分复用 /解复用
器。
布拉格光栅?
1— ?16 ?1— ?15
?16
?
利用 FBG构成的波分复用器
?三种构型实现解复用功能。
?试比较其三者的优缺点。
组合型 8信道波长复用器
需要掌握的知识点
?结构原理图；
?工作原理描述。
组合型 8信道波长复用器 原理描述
? 将信道间隔为 0.4nm的 8波长光信号输入到对应
的 BWDM,从环行器端口 1进入，从端口 2
出经 Bragg1和 5的反射，二者被送到光环行器的
端口 3； 则直接从环行器端口 2进入，被
送到端口 3；
? 偶数波长亦按同样的道理进入另一个光环行器的
端口 3；
? 最后，经过熔融型 3dB光纤耦合器复用到单根输
出光纤，复用光信号间隔为,？ nm
51,??
73,??
组合型 8信道波长解复用器
需要掌握的知识点
?结构原理图；
?工作原理描述。
组合型 8信道波长复用器 原理描述
?在解复用器中，信道间隔为 0.4nm的 8波长光
信号通过光隔离器输入到熔融型的 3dB光纤
耦合器，并被分配到两个相等的输出臂中；
?每个输出臂配置 4个高反射的切趾 Bragg光栅，
相继阻止 4个波长的光信号，使通过的 4个波
长的光信号的信道间隔由 0.4nm变成 0.8nm。
组合型 8信道波长复用器 原理描述
? 如臂 1,4个偶数波长的光信号从光环行器 1口传送
到 2口，其中 两个波长的光信号被两个切趾
Bragg光栅反射，从端口 2传送到端口 3，此时
的信道间隔为 1.6nm。（臂 2同理）
? 在切趾 Bragg光栅之后再接两个 BWDM,BWDM4
允许 通过，将 反射到 BWDM8，于是
被解复用到输出光纤。
? 其他同理。
62,??
84,??
4? 8? 84,??
阵列波导光栅型波分复用器
Arrayed Waveguide Grating
需要掌握的知识点
? AWG的结构、组成；
? AWG的原理描述。
一个概念
?波导：属于介质波导范畴。是指能够导引光
波沿着一定方向传播的介质。
?常见的有：
1,薄膜波导；
2.介质带状波导；
3.介质圆柱形波导（光纤）等。
******能够导波的器件叫“波导器件”
一个器件
?凹面光栅：
?凹面光栅是在凹球面反射镜上刻划一系列等
宽等间距的线条制成。
?凹面光栅除了产生衍射外，还有准光和聚焦
作用，因此不用附加任何光学系统便可以产
生光栅光谱（ 最大优点 ）。
阵列波导光栅型波分复用器 (AWG)
输出耦合器输入耦合器
输出波导
阵列波导
输入波导
光数字波分复用器
一个概念
?光波分离成两个相干光波的方法：
?分波前法,将点光源发出的光波的波前分割
出两部分，并使之在干涉场内叠加产生干涉
?采用小光源，亮度和对比度不足。
一个概念
?光波分离成两个相干光波的方法：
?分振幅法,利用两个平面对入射光的反射和
透射，使入射光的振幅分解为两个部分，这
两部分相遇产生干涉。
?既可以用扩展光源，又可以获得清晰条纹。
（平行平板法）
?常规滤光型和 AWG型波分复用器分别采用分
振幅的干涉和分波前的干涉方式。
?二者的共同点：
?实现特定频率的（波长）的滤波都采用低价
干涉（ 0阶或 1阶）的方法，所以滤光器件的
厚度和 AWG阵列波导相邻波导间的光程差都
在波长量级。
?为了获得尽可能窄的光学干涉条纹，唯一的
方法是增加干涉阶数。
光数字波分复用器
? Optical Interleaver
?数学上 这种器件的滤波函数被称为“梳状滤
波函数”，即：该函数像一把梳子，可以对
信号的频谱进行梳理和交叉。所以，有人又
把这器件成为,光梳滤波器（ Optical
Combfilter）,
或光交叉复用器。
光数字波分复用器
?利用这种器件，可以把复用的多波长光信号
分解成按奇、偶波长数排列的两组光束。每
组光束的波长间隔为原复用光信号波长间隔
的二倍。
?为更加密集的 DWDM系统的设计和实施提供
可行途径
典型的光数字复用器
? A.光纤型光数字复用器：
? 1）全光纤 MZI型光数字复用器；
? 2） F— P腔型光数字复用器；
? B.晶体干涉型光数字复用器。
1）全光纤 MZI型光数字复用器
1
2
3
4
C1
L1
L2
C2
单模光纤 MZI
全光纤 MZI型光数字复用器
?关键技术：
1、稳定的光源；
2、两干涉臂的相干光必须具有完全一致的偏振
态；
3、为使输出波形与所需实际波形接近，还得用
傅里叶变换修正波形，否则会带来误码和信
道串扰。（势必增加器件的复杂性和尺寸）
全光纤 MZI型光数字复用器
?目前进展：
? 200GHz（ 1.6um）和 100GHz（ 0.8um）波
长间隔的产品开始上市，更小间隔的产品还
存在一定的技术问题，正在寻求解决之道。
2） F— P腔型光数字复用器
基于光子晶体波导耦合器的波分复用器
?光子晶体（ PC）是一种十分令人感兴趣的新
型材料，它不仅具有控制光波传播的能力，
而且还能为 WDM系统提供光子晶体基光滤波
器。
?基于 PC的波分复用器的尺寸可以小到几百微
米到几十微米量级。
DWDM波分复用器小结
1.干涉膜滤光 型光波分复用器；
2.衍射光栅（体光栅） 型光波分复用器；
3.熔融拉锥全光纤 型光波分复用器；
4.光纤光栅（ FBG） 型光波分复用器；
5.组合 型光波分复用器；
6.AWG型光波分复用器；
7.光数字 光波分复用器；
8.基于光子晶体波导耦合器的 光波分复用器。
阶段测试
?DWDM系统 波分复用器 的
种类 及各自 典型工作原理图 。
