光纤通信中的无源器件和子系统.ppt

光纤通信中的无源器件和子系统万助军万助军华中科技大学南五楼华中科技大学南五楼309309室室光无源器件和子系统从原理到工程实践全光网络中的动态光器件10/26/20222传输系统中的光器件光纤光纤掺铒光纤放大器（掺铒光纤放大器（EDFAEDFA）复用复用/解复用器解复用器半导体激光器半导体激光器光探测器光探测器10/26/20223EDFA中的光器件光隔离器光隔离器泵浦泵浦WDMWDM动态增益均衡器动态增益均衡器10/26/20224全光网络中的子系统ROADMROADM可重构光分插复用器可重构光分插复用器复用复用/解复用器解复用器集成光学（集成光学（PLCPLC）分路器）分路器OXCOXC光路由器光路由器10/26/20225ROADM节点中的光器件光开关光开关光纤耦合器光纤耦合器可调光衰减器（可调光衰减器（VOAVOA）10/26/20226光无源器件和子系统10/26/20227光有源器件和无源器件光有源器件光有源器件:存在光存在光电、电电、电光或者光光或者光光转换光转换电电 光转换：半导体激光器光转换：半导体激光器光光 电转换：光探测器电转换：光探测器光光 光转换：掺铒光纤放大器，波长转换器光转换：掺铒光纤放大器，波长转换器光无源器件光无源器件:不存在光不存在光电、电电、电光或者光光或者光光转换光转换光光开开关关、POADMPOADM、VOAVOA、可可调调滤滤波波器器等等：需需要要电电子子控控制制，但但是是不存在光不存在光电、电电、电光或者光光或者光光转换，属于光无源器件光转换，属于光无源器件10/26/20228光无源器件和子系统从原理到工程实践全光网络中的动态光器件10/26/20229偏振相关型光隔离器Malus Law10/26/202210偏振无关型光隔离器位移晶体位移晶体位移晶体型位移晶体型10/26/202211偏振无关型光隔离器渥拉斯顿棱镜渥拉斯顿棱镜渥拉斯顿棱镜的变型渥拉斯顿棱镜的变型楔角片型楔角片型10/26/202212位移晶体型与楔角片型的对比10/26/202213光环形器的外观10/26/202214实用光环行器的工作原理10/26/202215实用光环行器的改进方法10/26/202216偏振光合束器的改进方法缩小尺寸缩小尺寸降低成本降低成本10/26/202217无处不在的光纤准直器?10/26/202218光纤准直器的装配工艺预装配预装配反射式装配工艺反射式装配工艺透射式装配工艺透射式装配工艺理论与工程实践完美吻合理论与工程实践完美吻合10/26/202219光隔离器的工程实现隔离器芯结构隔离器芯结构1 1隔离器芯结构隔离器芯结构2 2装配步骤装配步骤1 1装配步骤装配步骤2 2由三部分之间的对准简化为两部分之间的对准由三部分之间的对准简化为两部分之间的对准10/26/202220光环行器的工程实现典型的三部分之间互调典型的三部分之间互调光环行器芯光环行器芯10/26/202221WDM器件的反射端口装配工艺器件的反射端口装配工艺滤波片滤波片公共端公共端反射端反射端透射端透射端预预装装配配-根根据据空空气气隙隙的的干干涉涉条条纹纹来判断贴装平整度来判断贴装平整度光学对准：光学对准：保保护护结结构构 自自聚聚焦焦透透镜镜与与金金属属管管之之间间不不接接触触，以以免免破破坏坏已已对准的光路对准的光路10/26/202222熔融拉锥光纤耦合器的装配工艺熔熔融融拉拉锥锥区区域域被被两两个个胶胶团团以桥式悬空保护以桥式悬空保护小小 金金 属属 管管 尾尾 纤纤 为为250um250um外径的裸光纤外径的裸光纤大大 金金 属属 管管 尾尾 纤纤 由由900um900um外径的套管保护外径的套管保护ABSABS封封装装盒盒 尾尾纤纤由由外外径径2-3mm2-3mm的皮线保护的皮线保护光纤耦合器外封装照片光纤耦合器外封装照片10/26/202223光波导结构铌酸锂铌酸锂磷化铟磷化铟绝缘体上硅绝缘体上硅聚合物聚合物10/26/202224光波导制作工艺硅硅基基二二氧氧化化硅硅(SiO(SiO2 2/Si)/Si)光光波波导工艺导工艺玻玻璃璃光光波波导导工艺工艺10/26/202225光无源器件和子系统从原理到工程实践全光网络中的动态光器件10/26/202226全光网络中的动态光器件WSS WSS 波长选择开关，进行波长粒度的光交换波长选择开关，进行波长粒度的光交换WC WC 波长转换器，减少波长阻塞波长转换器，减少波长阻塞TODC TODC 可调光学色散补偿器，进行波长粒度的动态色散补偿可调光学色散补偿器，进行波长粒度的动态色散补偿OPM OPM 光性能监控模块，用于全光网络的管理光性能监控模块，用于全光网络的管理TOF TOF 可调光学滤波器，是可调光学滤波器，是OPMOPM中的关键器件中的关键器件OXCOXC节点节点ROADMROADM节点节点全光网络中需要什么器件？全光网络中需要什么器件？10/26/202227什么是WSS？WSSWSS波长色散分离元件波长色散分离元件空间光调制器空间光调制器反射式闪耀光栅反射式闪耀光栅透射式相位光栅透射式相位光栅阵列波导光栅阵列波导光栅液晶阵列液晶阵列LCOSLCOS（硅基液晶）芯片（硅基液晶）芯片MEMSMEMS微镜阵列微镜阵列10/26/202228基于液晶技术的WSSCoadna液晶液晶双折射楔角片双折射楔角片线线偏偏振振光光经经过过楔楔角角片片时时发发生生折折射射，偏偏角角取取决决于于楔楔角角片片的的折折射射率率，控控制制线线偏偏振振光光的的偏偏振振方方向向，以以o o光光或或者者e e光光通通过过时时，折折射射率率分分别别为为n no o或或者者n ne e，因因此此偏偏角角不不同同。多多个个液液晶晶芯芯片片和和楔楔角角片片叠叠加加，对对一一束束线线偏偏振振的的入入射射光光得得到到多多个个可可能能的的折折射输出方向。射输出方向。采用反射式结构则可以对光路进行折叠，得到更加紧凑的器件结构。采用反射式结构则可以对光路进行折叠，得到更加紧凑的器件结构。透射式结构透射式结构反射式结构反射式结构10/26/202229基于液晶技术的WSSCoadna闪耀光栅和空间光调制器分别位于透镜的前后焦面上，构成一个闪耀光栅和空间光调制器分别位于透镜的前后焦面上，构成一个2 2f系统。系统。偏振转换组件：将一束随机偏振光转换为两束相互平行的同偏振态的线偏振转换组件：将一束随机偏振光转换为两束相互平行的同偏振态的线偏振光（液晶只能控制线偏振光）。这两束光在系统中以完全相同的方偏振光（液晶只能控制线偏振光）。这两束光在系统中以完全相同的方式传输，只在空间光调制器反射时，二者的光路相互倒换。式传输，只在空间光调制器反射时，二者的光路相互倒换。10/26/202230基于液晶技术的WSSCoadna空空间间光光调调制制器器的的芯芯片片，不不能能通通过过PCBPCB控控制制板板（温温度度稳稳定定性性不不好好）固固定定在在光光学学平平台台上上，而而是是必必须须通通过过玻玻璃璃基基片片来来定位。定位。系系统统调调试试时时，以以调调节节架架抓抓住住玻玻璃璃板板进进行行调调节节，因因此此理理论论设设计计时时下下端端留留出出约约1mm1mm间间隙隙，调调试试完完成成之之后后，塞塞入入玻玻璃璃板，以胶水固定。板，以胶水固定。作作为为输输入入/输输出出端端口口的的光光纤纤准准直直器器是是逐逐个个调调试试的的，以楔形玻璃板逐个固定。以楔形玻璃板逐个固定。10/26/202231基于LCOS芯片的WSSEngana Pty Finisar每每个个光光束束入入射射在在LCOSLCOS芯芯片片上上的的不不同同位位置置，光光斑斑覆覆盖盖一一定定数数量量的的像像素素，通通过过这这些些液液晶晶像像素素对对反反射射光光的的波波面面进进行行调调节节，即即可可控控制制波波面面法法线线的的方方向向（即即反反射射光光的方向），其功能与扭镜相似。的方向），其功能与扭镜相似。10/26/202232基于LCOS芯片的WSSEngana Pty Finisar10/26/202233基于MEMS微镜阵列的WSSBell Laboratories10/26/202234基于MEMS技术的WSS解决方案HUST&SIMIT原理图之俯视图原理图之俯视图原理图之侧视图原理图之侧视图10/26/202235基于MEMS技术的WSS解决方案HUST&SIMITMEMSMEMS微镜阵列微镜阵列10/26/202236基于MEMS技术的WSS解决方案HUST&SIMIT光路图光路图10/26/202237基于MEMS技术的WSS解决方案HUST&SIMIT封装平台封装平台10/26/202238基于MEMS技术的WSS解决方案HUST&SIMIT10/26/202239基于MEMS技术的WSS解决方案HUST&SIMIT 10/26/202240基于MEMS技术的WSS解决方案HUST&SIMIT 10/26/202241基于MEMS技术的WSS解决方案HUST&SIMIT 10/26/202242谢谢！