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无源波分系统中波分复用器的组成和原理

作者:QY 来源:知乎一丁一卯 时间:2021-07-20 09:08:47 浏览次数:

东莞市庆赢实业有限公司位于东莞市塘厦镇塘天北路101号,厂房占地面积5000多平方米,是国内一家从事光无源器件的研发、生产及销售的高新技术企业,公司自主设计、生产、加工各类五金件、充电器插脚片、PLC钢管、及光纤快速连接器、光纤适配器。 东莞市庆赢实业有限公司位于东莞市塘厦镇塘天北路101号,厂房占地面积5000多平方米,是国内一家从事光无源器件的研发、生产及销售的高新技术企业,公司自主设计、生产、加工各类五金件、充电器插脚片、PLC钢管、及光纤快速连接器、光纤适配器。

1 前言

当前,5G前传所采用的技术方案中,无源波分无疑是占比最高的。无源波分系统由彩光模块、复用器和光纤组成,复用器是其中的关键器件。

复用器是无源器件,主要完成多个光波长的复用和解复用,其外形和封装方式和PON系统中的分路器几乎一样。复用器的每个端口都对应一个特定的波长,并用不同的颜色进行了标识。

那么,复用器是怎样进行多个波长的复用和解复用的呢。

2 复用器的内部结构

打开一个复用器的外壳可以看到:除了耦合器和连接光纤外,复用器的核心器件是几个偏黄色的约2cm长的玻璃棒。

那几个偏黄色的玻璃棒是多层介质膜滤波器(以下简称“滤波器”),放大来看就是下图的样子。图中滤波器上方几根绑在一起的几根透明的小玻璃棒是光纤接头保护点。

每个滤波器有3根连接尾纤。其中一端连接有2根尾纤,分别是输入端和反射端,另一端连接的尾纤为输出端。每个滤波器可以从输入的多路光信号中过滤出特定的波长,而将其他波长从反射端反射出去;合波则是相反的过程。

例如,上图为标称波长为1271nm的滤波器,当输入信号包含1271nm、1291nm和1311nm 3个波长时,输出端输出1271nm波长的光信号,反射端输出1291nm和1311nm波长的光信号。

3 滤波器的连接关系

通常一个6合1的复用器由6个滤波器连接而成,各个滤波器的连接关系见下图。

由于光信号经过滤波器会产生衰耗,而不同波长的光信号经过的滤波器数量不一样,所以,复用器每个波长端口的插损也不一样。如上图中,若λ1~λ6分别为1271nm~1371nm,则1271nm波长端口的插损最大;6合1复用器各波长端口的插损见下表。

对于复用比较大的复用器(如12合1、18合1),如果每个滤波器依然采用类似上图6合1复用器的连接关系,就会导致最后滤出的波长插损很大。所以,复用比较大的复用器通常先用一个滤波器将信号分成2路,再逐个将每一波长滤出。

4 介质膜滤波器原理

介质膜滤波器原理的原理是什么呢?还记得高中物理课中的“薄膜干涉”吗?肥皂泡之所以看上去绚丽多彩,就是薄膜干涉的结果。

光照射到肥皂液膜上,经前后膜两次反射后又叠加在一起;后膜反射光的路程比前膜反射光的路程多2倍膜厚。若膜厚等于光波长的1/4,前后膜的反射光加强,出现明纹;若膜厚的2倍等于半个波长奇数倍,前后膜的反射光减弱,出现暗纹。

介质膜滤波器也采用薄膜干涉原理,使某些波长的光线在薄膜处产生较强反射而不能透过薄膜,而其它波长的光则可以透过薄膜。为提升反射效率,介质膜滤波器通常采用多层薄膜,通过多层介质膜的干涉来使某一波长透过,阻止其他波长。




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