CN2650160Y - 可调谐光纤光栅分插复用器 - Google Patents

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开桂云
董孝义
张伟刚
袁树忠
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Abstract

本实用新型是一种波长可调谐的光分插复用器(OADM)，是复用器的一种新设计，属于光纤通信技术领域。它是在两个光环行器中间通过单模光纤与光纤布喇格光栅连接，此光纤布喇格光栅粘接在一弹性良好的悬臂梁表面上，通过改变该悬臂梁之挠度，即可对光纤光栅进行波长调谐。包含多个波长的信号光从OADM输入端口输入，经第一个光环行器传至光纤布喇格光栅，通过调谐光纤布喇格光栅的中心波长，使其与多个波长的信号光中的某一个波长相匹配并被光纤布喇格光栅反射，由解复用(Drop)端口下载，而其余波长的光信号通过光纤布喇格光栅后，与上载(Add)端口的光信号经第二个光环行器由输出端口输出，从而完成多个波长的光信号在通信信道中的上、下载传输任务。

Description

可调谐光纤光栅分插复用器
技术领域
本实用新型是一种可调谐光纤光栅分插复用器，是光纤通信领域里的一种新设计，利用悬臂梁调谐光纤光栅中心波长，使其与多个波长的信号光中的某一个波长相匹配并被光纤布喇格光栅反射，即可在光信号通信信道中完成上、下载的传输任务。
背景技术
随着信息科学和信息高速公路的飞速发展，对光通信不断提出更高、更新、更快的要求。为了满足超快速、越大容量的通信要求，人们一直在不断探索和创新更高的通信制式和方法，其中光网络中波长的上下载(分插复用器)问题是近年来研究最为广泛的内容之一，国内外先后提出过多种解决方法和技术。一般而言，目前光波长分插复用器主要有四种构成方法，即电介质薄膜干涉滤波器、阵列波导光栅、声光可调滤波器和光纤光栅等。
使用光纤光栅制作的波长分插复用器(WADM)是一种全光纤构成的光波长分插复用器(Optical Add/Drop Multiplexer)，故称OADM。OADM是全光网的核心，具有使所需波长上下载，而其它波长无阻塞通过的功能。它勿需经过光-电-光的变换，而且由于光纤光栅与通信光纤完全兼容，因此具有较低的插入损耗和较强的抗干扰能力，近年来得到了广泛的研究和应用。现行的OADM实现方案主要有如下几种基本形式：(1)分波点+波长交换单元+合波器型，关键器件为光开关，其优点是任意波长可上下载，缺点是开关延时，实时性较差；(2)耦合单元+滤波单元+合波器型，关键器件为滤波单元，其优点是光信号没有断路，几乎没有延时，缺点是调谐能力较差；(3)声光可调谐滤波器型，优点是调谐范围大，缺点是串话率高。
发明内容
为了克服上述现有技术上的缺陷，本新型提出如下技术方案：可调谐光纤光栅分插复用器(OADM)是在两个光环行器中间通过光纤与光纤布喇格光栅连接，此光纤布喇格光栅粘接在靠近悬臂梁的固定端一边，由布喇格条件，得
                               λB＝2Λneff
其中，λB为光纤光栅的工作波长，Λ为光纤光栅的周期，neff为光纤光栅的有效折射率。根据材料力学原理，当悬臂梁弯曲时，其内侧材料因被压缩而缩短，外侧被拉伸而伸长，中间层不受力，长度保持不变。悬臂梁的自由端采用双螺纹差动调节器进行细微调节。在该悬臂梁的自由端施力后，可方便地对光纤光栅进行波长调谐。包含多个波长的信号光从OADM输入端口输入，经第一个光环行器传至光纤布喇格光栅，通过调谐光纤布喇格光栅的中心波长，使其与多个波长的信号光中的某一个波长相匹配并被光纤布喇格光栅反射，由解复用(Drop)端口下载，而其余波长的光信号通过光纤布喇格光栅后，与上载(Add)端口的光信号经第二个光环行器由输出端口输出，从而完成多个波长的光信号在通信信道中的上、下载传输任务。
本实用新型的有益效果是：具有良好的滤波特性、波长可调、较低的插入损耗(理论上约1dB)、很低的偏振相关度和很高的反射率。
附图说明
图1是OADM单元原理图
图2是光纤光栅悬臂梁调谐装置示意图(a)光纤光栅调谐机构(b)悬臂梁调谐
具体实施方式
OADM的结构如图1所示：1.单模光纤，2.光环行器，3.可调谐光纤布喇格光栅机构组成。可调谐光纤布喇格光栅机构：4.光纤光栅，5.矩形悬臂梁，6.固定端，7.位移(挠度)步进机构。其中，中心波长应处于1550nm附近(波长范围符合ITU-TG692规定)，要求光栅反射率大于≥95％，隔离度≥25dB，通道间隔：100GHz(0.8nm)，通带宽度≥0.3nm，邻道串扰≤-35dB，温度稳定性：在-20～+60℃范围内，≤0.01nm/℃。
光纤光栅悬臂梁调谐装置结构如图2所示。位移(挠度)步进机构采用差动螺纹调节器进行细微调节来调谐悬臂梁自由端的位移(挠度)，使粘贴其表面的光纤光栅的栅格周期发生变化，从而达到对光纤光栅中心反射波长调谐目的。在调谐过程中，要求悬臂梁调谐装置的线性调谐范围≥6nm，如此可以满足8个以上波长复用系统的使用。
连接方式：第一个光环行器2的端口①与单模光纤1连接作为信号输入端，端口②与可调谐光纤布喇格光栅机构3连接，端口③与另一单模光纤1连接作为下载信号Drop端；第二个光环行器2的端口①与可调谐光纤布喇格光栅机构3的另一端连接，端口②与另一单模光纤1连接作为上载信号Add端，端口③与另一单模光纤1连接作为信号输出端。可调谐光纤布喇格光栅机构的连接：光纤布喇格光栅4粘贴在悬臂梁5的表面上，并由固定端6固定住，自由端与步进机构7连接，通过差动螺纹调节器进行位移(挠度)的微调谐。
本使用新型的插入损耗≤0.8dB，隔离度≥50dB，串扰≤-50dB，工作温度0～60℃，存放温度-40～+85℃，封装外形尺寸为56×5.6×5.6mm，其波长调谐范围：在1550nm通信窗口的某一波长(如1553.28nm)处，向长波或短波双方向可调谐±3nm。
实施例
包含多个波长(λ1，2，3，4，...，)的信号光从OADM输入端口输入，经第一个光环行器传至光纤光栅，其中波长(如λ1)与光纤布喇格光栅中心波长一致的光信号被光纤布喇格光栅反射并经由第一个光环行器的Drop端口下载；其余波长的光信号通过光纤布喇格光栅后和从Add端口上载的光信号(λ1)一起经第二个光环行器由出光端口输出，从而可方便地完成光信号在通信信道中上、下载的传输任务。

Claims (5)

1、一种可调谐光纤光栅分插复用器，其特征在于它包括单模光纤(1)、光环行器(2)、可调谐光纤布喇格光栅机构(3)；可调谐光纤布喇格光栅机构(3)由光纤光栅(4)、矩形悬臂梁(5)、固定端(6)和位移挠度步进机构(7)构成，其中，第一个光环行器2的端口①与单模光纤1连接作为信号输入端，端口②与可调谐光纤布喇格光栅机构3连接，端口③与另一单模光纤1连接作为下载信号Drop端；第二个光环行器2的端口①与可调谐光纤布喇格光栅机构3的另一端连接，端口②与另一单模光纤1连接作为上载信号Add端，端口③与另一单模光纤1连接作为信号输出端；可调谐光纤布喇格光栅机构的连接：光纤布喇格光栅4粘贴在悬臂梁5的表面上，并由固定端6固定住，自由端与步进机构7连接，通过差动螺纹调节器进行位移挠度的微调谐。
2、根据权利要求1所述的可调谐光纤光栅分插复用器，其特征在于所述的可调谐光纤光栅是光纤布拉格光栅，其光谱图具有良好的平顶宽度和较陡直的前后沿边缘，具有较宽的线宽，并经较好的切趾处理。
3、根据权利要求1所述的可调谐光纤光栅分插复用器，其特征在于所述的光环行器应具有至少3个端口，工作范围为1310～1550±30nm。
4、根据权利要求1所述的可调谐光纤光栅分插复用器，其特征在于所述的矩形悬臂梁是一端固定、另一端自由，自由端在压力下可自由弯曲的矩形片状体，外形尺寸范围：长(60～80)×宽(3～5)×厚(1～1.5)mm。
5、根据权利要求1所述的可调谐光纤光栅分插复用器，其特征在于所述的可调谐光纤光栅是沿矩形悬臂梁的轴线方向粘贴于表面上，且粘贴剂应具有耐低温-40℃以下、耐高温+80℃以上并长期不变质的特性。
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