ICC訊 濾波片式波分復用器,即Filter Wavelength Division Multiplexing,簡稱Filter WDM,因其由薄膜濾波器(TFF)構成,也稱為TFF型三端口波分復用器件,其主要由以下幾個部分組成:左側是單纖準直器和C-Lens,點膠固定在一起后用玻璃管連接固定,右側是波片,G-Lens,雙纖準直器依次點膠固定后,外套與單纖準直器側相同外徑尺寸的玻璃管,最后使用大玻璃管來連接左右兩側,最終形成標準的三端口器件。(陰影部分為膠水)。
組成詳解
①C-Lens:球面透鏡(Conventional Lens)
1. 機械尺寸圖:
2. 作用:C-Lens是一種固定折射率的柱狀厚透鏡,透射原理與普通透鏡相同,透鏡各處折射率相同,但C-lens在材料上與普通透鏡的不同,它采用了一種在光纖通信波段具有高折射率的材料,這種材料具有良好的耐酸堿腐蝕性,并且它的一個端面為球面,另一個端面為斜面,在C-lens兩個端面鍍增透膜的情況下,對光纖通信所用波段有著極高的透過率,可達 99. 9% 以上。
在TFF WDM中,為滿足光纖通信的要求,要求C-lens光纖準直器的回波損耗值要大于60dB,經(jīng)理論計算,當其斜面傾角θ為8°時,可滿足此條件,所以市場大多都是斜8°的透鏡和準直器,其大致光路圖如下。
C-Lens準直器原理3D模型圖
②G-Lens:自聚焦透鏡(Gradient-index Lens)
1. 機械尺寸圖:
2. 作用:G-lens是自聚焦透鏡,又稱梯析透鏡,它于普通透鏡C-Lens最大的區(qū)別就是其折射率是透鏡中心軸向外部沿徑向逐漸減小,能夠使沿軸向傳輸?shù)墓猱a生連續(xù)折射,從而實現(xiàn)出射光線平滑且連續(xù)的匯聚到一點,其折射率變化見公式1,變化曲線如圖
其中,No 為G-Lens中心折射率, r為G-Lens半徑,A為G-Lens的折射率分布常數(shù)。光線從G-Lens中心入射后,在G-Lens中按照正弦或余弦曲線進行傳播,傳播曲線如圖,而光纖行進完整的一個正弦周期稱為節(jié)距P,這是G-Lens中的一重要參數(shù),它的長度決定了不同的成像特性。
如圖,以入射面A點作為基點,順光線傳播方向為正,反之為負;
由ABCD矩陣光學有:
(1)物面到入射面O→A矩陣(公式2):
(2)入射面到出射面A→B矩陣(公式3):
(3)出射面到象面B→I矩陣(公式4):
(4)由公式2,3,4簡化可得O→I矩陣(公式5):
(5)在G-Lens中,當入射面位于端面,I=0 ,I'=z,可簡化公式5得到(公式6):
(6)我們令r0=0 ,就可以得出(公式7):
(7)節(jié)距(公式8):
由此可看出,如若z=P/4 時,
,此時有
,輸出為平行光線。將光纖置于G-Lens焦點處,按照理論選取G-Lens的透鏡長度為 時,正是四分之一個正弦周期,所以當將光纖從G-Lens焦點處入射后,在出射位置會形成一組平行光;由于光路可逆,一組平行光入射時,剛好可以將一組平行光聚焦到一點,可以完成準直和聚焦。
G-Lens內部光路傳播曲線圖
Z=0.25P時,聚焦原理3D模型如圖:
③Dual fiber Pigtail:雙纖準直器
1. 機械尺寸圖:
2. 作用:作為光的輸入/輸出載體,起到保護光纖的作用,在斜8°面鍍增透膜后更利于光纖傳輸,在TFF WDM器件中,其中一根光纖作為輸入端COM,另一端作為輸出端Reflect,斜8°面再與G-Lens的斜8°面進行耦合后光線從COM入光后在G-Lens另一端垂直于光軸的面上聚焦,最終根據(jù)filter上兩面所鍍膜系的具體波段,反射和透射出倆段無關的波段,其中反射波段從雙纖pigtail的輸出端Reflect出射。
④Single fiber Pigtail:單纖準直器
1. 機械尺寸圖:
2. 作用:作為光的輸入/輸出載體,起到保護光纖的作用,耦合C-Lens,接收從雙纖pigtail輸入端COM經(jīng)filter透射出的波段,輸出端為Pass。
⑤Glass Tube:玻璃管
1. 機械尺寸圖:
2. 作用:主要起到固定和連接的作用,保護內部光路的穩(wěn)定性,其中玻璃管①較短,用于雙纖準直器部位,起到封腰鼓的作用,保證與單纖準直器外徑尺寸一致;玻璃管②起到固定單纖pigtail的作用,包裹C-Lens和單纖準直器的點膠處;玻璃管③保護與連接單雙纖兩端,保證光路的穩(wěn)定性和可靠性。
⑥Filter:濾波片
作用:常規(guī)尺寸都是1.4*1.4*1.0mm的矩狀晶體,由玻璃襯底,再將幾十層不同材料、不同折射率和不同厚度的介質膜組合而成。以高/低折射率介質膜構成的周期結構,從而對一定的波長范圍呈通帶,而對另外的波長范圍呈阻帶,形成所要求的濾波特性。其功能類似于部分反射膜,中間的腔層將兩個反射鏡隔開;而在玻璃基底的另一面也會鍍上一層增透膜,增加波長的透過率,正反鍍膜面可用肉眼分辨,一般都是反射面的顏色更深一些,如圖。
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