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粗波分复用滤波片教程

粗波分复用 (CWDM) 滤波片的设计是用于大都市、接入网、企业网络的波分复用和解复用以及用于有线电视。此外,它们经常被用来为最新 4G 无线网络 (LTE) 提供无线干线。对于使用非冷却激光源的系统来说,这是一种低成本的方法,并且也是一种替代更昂贵的基于100 Ghz 或 200 Ghz 信道间隔的 DWDM 组件的方法。CWDM 信道滤波片用于分离特定波长的信道,而 CWDM 信道分离器用于分离信道的频带。  

 

粗波分复用信道滤波片

粗波分复用 (CWDM) 信道滤波片的作用是从一组信号中分离出一个单信道信号。其实现方法是让对应于 CWDM 信道滤波片波长的光透过,而让其它波长的光被反射回去。用同样的滤波片可以将一个信道的信号加到一组中的其它的信道。CWDM 信道滤波片的关键指标有 IL 峰值、波纹、通带宽度、以及隔离度。其通带宽度和隔离点必须与 CWDM 系统的信道间隔相匹配。全谱 CWDM 联盟 (FCA) 提出的最新标准是 20 纳米的信道间距,覆盖从 1271-1611 纳米的波长范围。FCA 提议所有 18 个通道的通带宽度应大于 14 纳米。
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中心波长【纳米】

指曲线上透射率相等的两个点所对应的波长的平均值。一般来说,这个位置在半高宽 (FWHM) 或者 -3 分贝处。在这个位置上的任何波纹或其他通带缺陷都不会影响中心波长的计算。

通带 (PB)【纳米】

指一个高透射率区域。它通常是由通带宽度、IL 峰值波纹来确定。通带宽度单位为纳米,它是指透射率曲线峰值以下在某一水平位置上的两点之间的波长宽度。例如,通带在 -0.3 分贝:1530 纳米到 1570 纳米 通过定义一个中心波长 (CWL) 和通带宽度也可以指定通带。例如,中心波长在 -0.3 分贝:1550 +/- 0.5 纳米 通带在 -0.3 分贝 > 40 纳米

隔离度

指信道滤波片的通带内的最小透射率与同一滤波片的另一个信道通带内的最大透射率之差。通常,相邻的信道通带之间的隔离性能比非相邻的信道之间的要差。

偏振相关损耗 (PDL)【分贝】

对于给定波长的光,偏振相关损耗是指它在所有偏振状态下所观察到的透射率或反射率的最大变化。PDL可根据光的偏振状态s和p的差值来计算。即:透射率 PDL (l)【分贝】 = Ts (l)【分贝】 – Tp (l)【分贝】

插入损耗 (IL) 峰值【分贝】

插入损耗峰值是指通带内的最大透射值。峰值 IL = T(lPeak)【分贝】 例如:通带内的峰值 IL < 0.1 分贝

波纹【分贝】

通常,通带的波纹是指通带宽度内的最大和最小透射率之差(参见上图)。请注意,此通带波纹与基片标准具波纹不同。

反射隔离【分贝】

指在通带处的最大反射率与反射带的最小反射率之差。反射带的最小反射率很多时候接近 0 分贝,所以反射隔离通常受通带最大反射率的控制。对于无吸收滤波片,透射率和反射率加起来必须等于一。因此,通带特定的反射隔离与通带峰值 IL 和波纹总和之间经常存在着一种关系即:如果指定了反射隔离为 -15 分贝(对应于 3.2% 的反射率) ,那么,根据 T + R = 1,则通带中的最小透射率为 T = 100-3.2= 96.8%,这相当于一个 0.14 分贝的透射损失。因此,为了达到 -15 分贝的反射隔离,透射损失必须小于 0.14 分贝。注意,如果指定最小允许透射损失为 0.2 分贝以及反射隔离为 -15 分贝,那么,达到必要的反射隔离的覆盖透射损失是 0.14 分贝。

粗波分复用 (CWDM) 信道分离器

在一个 8 信道的 CWDM 系统中,一个信道滤波片将发送 1 个信道和反射所有其它信道,但一个 CWDM 信道分离器通常设计为发送 2 个或 4 个 CWDM 信道并反射剩余的信道。以下 A 图列出了益瑞电的标准信道分离器滤波片上面的 8 个信道。每个信道分离器由蓝色框出,绿色标出的是 2 个或 4 个通过信道,红色表示剩余的反射信道。
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A 图:(a) 4×0 CWDM 信道分离器,(b) 2×0 CWDM 信道分离器和 (c) LPF8 -C2-C1 的 CWDM 信道分离器

信道分离器的定制

根据系统设计者的需要,可以定制 2×0 及 4×0 的中心波长来传递不同的信道组。同样,也可定制短通或长通信道分离器的边缘位置。在 B 图中详述的简单命名方案可用于描述任何标准和定制的边通信道分离器,见 B 图和 C 图。

LPF8-L2-L1

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B 图: LPF8-L2-L1 CWDM 信道分离器

SPF16-E5-S1

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C 图:SPF16-E5-S1 CWDM 信道分离器