Оптический мультиплексор с разделением по длине волны

1. Определение

       Оптический мультиплексор с разделением по длине волны (WDM, мультиплексирование с разделением по длине волны) — это оптическое пассивное устройство, которое может объединять две или более длины волн света в одно и то же оптическое волокно для передачи. Свет разделяется на разные оптические волокна для передачи.

2. Характеристики

       1. Объединение или разделение двух (обычно двух) или нескольких лучей света разной длины волны.

       2. Широкая рабочая полоса пропускания, низкие вносимые потери, высокая изоляция каналов, высокая стабильность и надежность.

       3. Изготовленный по технологии диэлектрического пленочного фильтра, доступны различные комбинации длин волн в диапазоне длин волн 980–1550 нм.

       4. Доступны варианты разъемов FC/APC и FC/UPC.

3. Описание

1. Принцип работы мультиплексора с разделением по длине волны диэлектрического пленочного типа.

Рисунок 1. Принципиальная схема работы мультиплексора с разделением по длине волны типа диэлектрического пленочного фильтра.

       Когда два разных луча света вводятся с общего терминала (Общий), устройство WDM позволяет передавать одну из определенных длин волн света, выводить на передающий терминал (Пропуск), а остальные длины волн будут отражаться и связан с выходом терминала отражения (Reflect), то есть процессом разделения длины волны света. Таким же образом, в соответствии с принципом обратимых оптических путей, когда свет разных длин волн вводится с передающего конца (Pass) и отражающего конца (Reflect) соответственно, оба луча света будут соединены с общим выходным концом посредством устройство WDM, то есть процесс соединения мультиплексирования световых волн.

2. Диэлектрический мембранный фильтр.

       Диэлектрический пленочный фильтр использует принцип интерференции тонкой пленки, в результате чего свет определенных длин волн сильно отражается от пленки и не может пройти через пленку, в то время как свет других длин волн может проходить через пленку. Чтобы улучшить эффективность отражения, в диэлектрических пленочных фильтрах обычно используются многослойные пленки (обычно 50-100 слоев).Благодаря интерференции многослойных диэлектрических пленок определенные длины волн проходят, а другие длины волн отражаются.

Рис. 2. Принципиальная схема конструкции и выбора длины волны диэлектрического пленочного фильтра.

3. Ключевые параметры

(1) Вносимая потеря IL (Вносимая потеря)

       Вносимые потери относятся к дополнительным потерям, вызванным добавлением WDM, которые определяются как соотношение оптической мощности входных и выходных портов пассивного устройства, то есть:

В формуле: Pout — оптическая мощность выходного порта, а Pin — оптическая мощность входного порта. Характеристики этого устройства требуют, чтобы вносимые потери для падающего вперед света были как можно меньшими. (Примечание. Как правило, результат расчета представляет собой отрицательное значение, но отрицательный знак часто опускается при его заполнении или использовании, как показано ниже)

Рисунок 3. Схематическая диаграмма теста вносимых потерь WDM.

       Если взять приведенный выше рисунок в качестве примера, входная мощность синего света составляет 100 мВт, выходной порт — это конец передачи (Pass), вход красного света — 100 мВт, а выходной порт — конец отражения (Reflect). Видно, что входная оптическая мощность Pin = 100 мВт на передающем конце (Pass) и выходная оптическая мощность Pout = 90 мВт, тогда вносимые потери IL на передающем конце равны 

ИЛ= 10 × lg (90/100)

= 10 × (-0,046)  

= -0,46 дБ         

       Таким же образом можно видеть, что входная оптическая мощность Pin на отражающем конце равна 100 мВт, а выходная оптическая мощность Pout равна 95 мВт. Тогда вносимые потери IL на отражающем конце равны 

ИЛ= 10 × lg (95/100)

= 10 × (-0,022)  

= -0,22 дБ         

(2) Изоляция канала Iso (Изоляция)

       Изоляция канала означает способность одного оптического пути WDM изолировать свет от других оптических путей.

Рис. 4. Схема оптического пути испытания изоляции на конце передачи WDM (пройдено).

       Если взять в качестве примера рисунок 4, передающий конец WDM — это канал передачи синего света, а отражающий конец — канал передачи красного света. Теоретически, вход красного света на клемму Common должен полностью отражаться и выводиться на клемму Reflect. Однако на самом деле устройства WDM не могут полностью изолировать выход красного света от конца передачи (Pass), поэтому, чтобы охарактеризовать способность устройств WDM к изоляции для неканального света, вводится понятие изоляции канала.

       Определение: Отношение в децибелах значения мощности неканального падающего оптического сигнала к значению мощности выходного оптического сигнала канала, выражаемое как:

Iso=-10×lg(Pout/Pin)

В формуле: Pin представляет собой оптическую мощность неканального входного света, а Pout представляет оптическую мощность неканального светового выхода. Характеристики устройства требуют, чтобы значение изоляции отраженного света было как можно большим.

       Как видно из рисунка 4, входная оптическая мощность Pin неканального светло-красного света = 100 мВт, а выходная оптическая мощность Pout = 1 мВт на конце передачи (Pass), тогда степень изоляции Iso передачи (Пройдено) конец:

ISO = 10 × LG (1/100)

= 10 × (-2)   

= -20 дБ