光纖通信中的無源器件和子系統(tǒng)

1、光纖通信中的無源器件和子系統(tǒng)萬助軍萬助軍華中科技大學(xué)南五樓華中科技大學(xué)南五樓309309室室2022-4-8by Z.J.Wan, NGIA-HUST2光無源器件和子系統(tǒng)從原理到工程實踐全光網(wǎng)絡(luò)中的動態(tài)光器件2022-4-8by Z.J.Wan, NGIA-HUST3傳輸系統(tǒng)中的光器件光纖光纖摻鉺光纖放大器（摻鉺光纖放大器（EDFAEDFA）復(fù)用復(fù)用/ /解復(fù)用器解復(fù)用器半導(dǎo)體激光器半導(dǎo)體激光器光探測器光探測器2022-4-8by Z.J.Wan, NGIA-HUST4EDFA中的光器件光隔離器光隔離器泵浦泵浦WDMWDM動態(tài)增益均衡器動態(tài)增益均衡器2022-4-8by Z.J.Wan, NG

2、IA-HUST5全光網(wǎng)絡(luò)中的子系統(tǒng)ROADMROADM可重構(gòu)光分插復(fù)用器可重構(gòu)光分插復(fù)用器復(fù)用復(fù)用/ /解復(fù)用器解復(fù)用器集成光學(xué)（集成光學(xué)（PLCPLC）分路器）分路器OXCOXC光路由器光路由器2022-4-8by Z.J.Wan, NGIA-HUST6ROADM節(jié)點中的光器件光開關(guān)光開關(guān)光纖耦合器光纖耦合器可調(diào)光衰減器（可調(diào)光衰減器（VOAVOA）2022-4-8by Z.J.Wan, NGIA-HUST7光無源器件和子系統(tǒng)2022-4-8by Z.J.Wan, NGIA-HUST8光有源器件和無源器件光有源器件光有源器件: : 存在光存在光電、電電、電光或者光光或者光光轉(zhuǎn)換光轉(zhuǎn)換電電 光

3、轉(zhuǎn)換：半導(dǎo)體激光器光轉(zhuǎn)換：半導(dǎo)體激光器光光 電轉(zhuǎn)換：光探測器電轉(zhuǎn)換：光探測器光光 光轉(zhuǎn)換：摻鉺光纖放大器，波長轉(zhuǎn)換器光轉(zhuǎn)換：摻鉺光纖放大器，波長轉(zhuǎn)換器光無源器件光無源器件: : 不存在光不存在光電、電電、電光或者光光或者光光轉(zhuǎn)換光轉(zhuǎn)換光開關(guān)、光開關(guān)、POADMPOADM、VOAVOA、可調(diào)濾波器等：需要電子控制，但是、可調(diào)濾波器等：需要電子控制，但是不存在光不存在光電、電電、電光或者光光或者光光轉(zhuǎn)換，屬于光無源器件光轉(zhuǎn)換，屬于光無源器件2022-4-8by Z.J.Wan, NGIA-HUST9光無源器件和子系統(tǒng)從原理到工程實踐全光網(wǎng)絡(luò)中的動態(tài)光器件2022-4-8by Z.J.Wan, NG

4、IA-HUST10偏振相關(guān)型光隔離器20cosII Malus Law2022-4-8by Z.J.Wan, NGIA-HUST11偏振無關(guān)型光隔離器oecnnarctaneooennnn21arctanmax22222tan1tan1taneoeonnnn位移晶體位移晶體位移晶體型位移晶體型2022-4-8by Z.J.Wan, NGIA-HUST12偏振無關(guān)型光隔離器渥拉斯頓棱鏡渥拉斯頓棱鏡渥拉斯頓棱鏡的變型渥拉斯頓棱鏡的變型楔角片型楔角片型tanarcsineonn 2022-4-8by Z.J.Wan, NGIA-HUST13位移晶體型與楔角片型的對比dxdyEdxdyEdxdyEET

5、22212*212022-4-8by Z.J.Wan, NGIA-HUST14光環(huán)形器的外觀2022-4-8by Z.J.Wan, NGIA-HUST15實用光環(huán)行器的工作原理2022-4-8by Z.J.Wan, NGIA-HUST16實用光環(huán)行器的改進(jìn)方法2022-4-8by Z.J.Wan, NGIA-HUST17偏振光合束器的改進(jìn)方法縮小尺寸縮小尺寸降低成本降低成本2022-4-8by Z.J.Wan, NGIA-HUST18無處不在的光纖準(zhǔn)直器?2022-4-8by Z.J.Wan, NGIA-HUST19光纖準(zhǔn)直器的裝配工藝預(yù)裝配預(yù)裝配反射式裝配工藝反射式裝配工藝透射式裝配工藝透射

6、式裝配工藝?yán)碚撆c工程實踐完美吻合理論與工程實踐完美吻合2022-4-8by Z.J.Wan, NGIA-HUST20光隔離器的工程實現(xiàn)隔離器芯結(jié)構(gòu)隔離器芯結(jié)構(gòu)1 1隔離器芯結(jié)構(gòu)隔離器芯結(jié)構(gòu)2 2裝配步驟裝配步驟1 1裝配步驟裝配步驟2 2由三部分之間的對準(zhǔn)簡化為兩部分之間的對準(zhǔn)由三部分之間的對準(zhǔn)簡化為兩部分之間的對準(zhǔn)2022-4-8by Z.J.Wan, NGIA-HUST21光環(huán)行器的工程實現(xiàn)典型的三部分之間互調(diào)典型的三部分之間互調(diào)光環(huán)行器芯光環(huán)行器芯2022-4-8by Z.J.Wan, NGIA-HUST22WDM器件的反射端口裝配工藝器件的反射端口裝配工藝濾波片濾波片n,21nmm,1

7、121m公共端公共端反射端反射端透射端透射端預(yù)裝配預(yù)裝配- - 根據(jù)空氣隙的干涉條紋根據(jù)空氣隙的干涉條紋來判斷貼裝平整度來判斷貼裝平整度光學(xué)對準(zhǔn)：光學(xué)對準(zhǔn)：保護(hù)結(jié)構(gòu)保護(hù)結(jié)構(gòu) 自聚焦透鏡與金自聚焦透鏡與金屬管之間不接觸，以免破壞已屬管之間不接觸，以免破壞已對準(zhǔn)的光路對準(zhǔn)的光路2022-4-8by Z.J.Wan, NGIA-HUST23熔融拉錐光纖耦合器的裝配工藝熔融拉錐區(qū)域被兩個膠團(tuán)熔融拉錐區(qū)域被兩個膠團(tuán)以橋式懸空保護(hù)以橋式懸空保護(hù)小 金 屬 管小 金 屬 管 尾 纖 為尾 纖 為250um250um外徑的裸光纖外徑的裸光纖大 金 屬 管大 金 屬 管 尾 纖 由尾 纖 由900um900um

8、外徑的套管保護(hù)外徑的套管保護(hù)ABSABS封裝盒封裝盒 尾纖由外尾纖由外徑徑2-3mm2-3mm的皮線保護(hù)的皮線保護(hù)光纖耦合器外封裝照片光纖耦合器外封裝照片2022-4-8by Z.J.Wan, NGIA-HUST24光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)鈮酸鋰鈮酸鋰磷化銦磷化銦絕緣體上硅絕緣體上硅聚合物聚合物2022-4-8by Z.J.Wan, NGIA-HUST25光波導(dǎo)制作工藝硅基二氧化硅硅基二氧化硅(SiO(SiO2 2/Si)/Si)光光波導(dǎo)工藝波導(dǎo)工藝玻璃光波導(dǎo)玻璃光波導(dǎo)工藝工藝2022-4-8by Z.J.Wan, NGIA-HUST26光無源器件和子系統(tǒng)從原理到工程實踐全光網(wǎng)絡(luò)中的動態(tài)光器件2022-4-

9、8by Z.J.Wan, NGIA-HUST27全光網(wǎng)絡(luò)中的動態(tài)光器件WSS WSS 波長選擇開關(guān)，進(jìn)行波長粒度的光交換波長選擇開關(guān)，進(jìn)行波長粒度的光交換WC WC 波長轉(zhuǎn)換器，減少波長阻塞波長轉(zhuǎn)換器，減少波長阻塞TODC TODC 可調(diào)光學(xué)色散補償器，進(jìn)行波長粒度的動態(tài)色散補償可調(diào)光學(xué)色散補償器，進(jìn)行波長粒度的動態(tài)色散補償OPM OPM 光性能監(jiān)控模塊，用于全光網(wǎng)絡(luò)的管理光性能監(jiān)控模塊，用于全光網(wǎng)絡(luò)的管理TOF TOF 可調(diào)光學(xué)濾波器，是可調(diào)光學(xué)濾波器，是OPMOPM中的關(guān)鍵器件中的關(guān)鍵器件OXCOXC節(jié)點節(jié)點ROADMROADM節(jié)點節(jié)點全光網(wǎng)絡(luò)中需要什么器件？全光網(wǎng)絡(luò)中需要什么器件？202

10、2-4-8by Z.J.Wan, NGIA-HUST28什么是WSS？WSSWSS波長色散分離元件波長色散分離元件空間光調(diào)制器空間光調(diào)制器反射式閃耀光柵反射式閃耀光柵透射式相位光柵透射式相位光柵陣列波導(dǎo)光柵陣列波導(dǎo)光柵液晶陣列液晶陣列LCOSLCOS（硅基液晶）芯片（硅基液晶）芯片MEMSMEMS微鏡陣列微鏡陣列2022-4-8by Z.J.Wan, NGIA-HUST29基于液晶技術(shù)的WSSCoadna液晶液晶雙折射楔角片雙折射楔角片線偏振光經(jīng)過楔角片時發(fā)生折射，偏角取決于楔角片的折射率，控制線偏振線偏振光經(jīng)過楔角片時發(fā)生折射，偏角取決于楔角片的折射率，控制線偏振光的偏振方向，以光的偏振方向

11、，以o o光或者光或者e e光通過時，折射率分別為光通過時，折射率分別為n no o或者或者n ne e，因此偏角不，因此偏角不同。多個液晶芯片和楔角片疊加，對一束線偏振的入射光得到多個可能的折同。多個液晶芯片和楔角片疊加，對一束線偏振的入射光得到多個可能的折射輸出方向。射輸出方向。采用反射式結(jié)構(gòu)則可以對光路進(jìn)行折疊，得到更加緊湊的器件結(jié)構(gòu)。采用反射式結(jié)構(gòu)則可以對光路進(jìn)行折疊，得到更加緊湊的器件結(jié)構(gòu)。透射式結(jié)構(gòu)透射式結(jié)構(gòu)反射式結(jié)構(gòu)反射式結(jié)構(gòu)2022-4-8by Z.J.Wan, NGIA-HUST30基于液晶技術(shù)的WSSCoadna閃耀光柵和空間光調(diào)制器分別位于透鏡的前后焦面上，構(gòu)成一個閃耀光

12、柵和空間光調(diào)制器分別位于透鏡的前后焦面上，構(gòu)成一個2 2f系統(tǒng)。系統(tǒng)。偏振轉(zhuǎn)換組件：將一束隨機偏振光轉(zhuǎn)換為兩束相互平行的同偏振態(tài)的線偏振轉(zhuǎn)換組件：將一束隨機偏振光轉(zhuǎn)換為兩束相互平行的同偏振態(tài)的線偏振光（液晶只能控制線偏振光）。這兩束光在系統(tǒng)中以完全相同的方偏振光（液晶只能控制線偏振光）。這兩束光在系統(tǒng)中以完全相同的方式傳輸，只在空間光調(diào)制器反射時，二者的光路相互倒換。式傳輸，只在空間光調(diào)制器反射時，二者的光路相互倒換。2022-4-8by Z.J.Wan, NGIA-HUST31基于液晶技術(shù)的WSSCoadna空間光調(diào)制器的芯片，不能通過空間光調(diào)制器的芯片，不能通過PCBPCB控制板（溫度穩(wěn)定

13、性不好）固定在光控制板（溫度穩(wěn)定性不好）固定在光學(xué)平臺上，而是必須通過玻璃基片來學(xué)平臺上，而是必須通過玻璃基片來定位。定位。系統(tǒng)調(diào)試時，以調(diào)節(jié)架抓住玻璃板進(jìn)系統(tǒng)調(diào)試時，以調(diào)節(jié)架抓住玻璃板進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此理論設(shè)計時下端留出約行調(diào)節(jié)，因此理論設(shè)計時下端留出約1mm1mm間隙，調(diào)試完成之后，塞入玻璃間隙，調(diào)試完成之后，塞入玻璃板，以膠水固定。板，以膠水固定。作為輸入作為輸入/ /輸出端口的光輸出端口的光纖準(zhǔn)直器是逐個調(diào)試的，纖準(zhǔn)直器是逐個調(diào)試的，以楔形玻璃板逐個固定。以楔形玻璃板逐個固定。2022-4-8by Z.J.Wan, NGIA-HUST32基于LCOS芯片的WSSEngana Pty Fin

14、isar每個光束入射在每個光束入射在LCOSLCOS芯片上的不同位置，光斑覆蓋一定數(shù)量的像素，通過芯片上的不同位置，光斑覆蓋一定數(shù)量的像素，通過這些液晶像素對反射光的波面進(jìn)行調(diào)節(jié)，即可控制波面法線的方向（即反這些液晶像素對反射光的波面進(jìn)行調(diào)節(jié)，即可控制波面法線的方向（即反射光的方向），其功能與扭鏡相似。射光的方向），其功能與扭鏡相似。2022-4-8by Z.J.Wan, NGIA-HUST33基于LCOS芯片的WSSEngana Pty Finisar2022-4-8by Z.J.Wan, NGIA-HUST34基于MEMS微鏡陣列的WSSBell Laboratories2022-4-8b

15、y Z.J.Wan, NGIA-HUST35基于MEMS技術(shù)的WSS解決方案HUST & SIMIT原理圖之俯視圖原理圖之俯視圖原理圖之側(cè)視圖原理圖之側(cè)視圖2022-4-8by Z.J.Wan, NGIA-HUST36基于MEMS技術(shù)的WSS解決方案HUST & SIMITMEMSMEMS微鏡陣列微鏡陣列2022-4-8by Z.J.Wan, NGIA-HUST37基于MEMS技術(shù)的WSS解決方案HUST & SIMIT光路圖光路圖2022-4-8by Z.J.Wan, NGIA-HUST38基于MEMS技術(shù)的WSS解決方案HUST & SIMIT封裝平臺封裝平臺2022-4-8by Z.J.Wan, N