TFF WDM無源器件組成結(jié)構(gòu)

  ICC訊 濾波片式波分復(fù)用器，即Filter Wavelength Division Multiplexing，簡稱Filter WDM，因其由薄膜濾波器（TFF）構(gòu)成，也稱為TFF型三端口波分復(fù)用器件，其主要由以下幾個部分組成：左側(cè)是單纖準(zhǔn)直器和C-Lens，點(diǎn)膠固定在一起后用玻璃管連接固定，右側(cè)是波片，G-Lens，雙纖準(zhǔn)直器依次點(diǎn)膠固定后，外套與單纖準(zhǔn)直器側(cè)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(cè)，最終形成標(biāo)準(zhǔn)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(jī)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(dá) 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(zhǔn)直器的回波損耗值要大于60dB，經(jīng)理論計算，當(dāng)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(zhǔn)直器，其大致光路圖如下。

C-Lens準(zhǔn)直器原理3D模型圖

  ②G-Lens：自聚焦透鏡(Gradient-index Lens)

  1. 機(jī)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(chǎn)生連續(xù)折射，從而實(shí)現(xiàn)出射光線平滑且連續(xù)的匯聚到一點(diǎn)，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(jìn)行傳播，傳播曲線如圖，而光纖行進(jìn)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(diǎn)作為基點(diǎn)，順光線傳播方向?yàn)檎?，反之為?fù)；

  由ABCD矩陣光學(xué)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(dāng)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(diǎn)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(dāng)將光纖從G-Lens焦點(diǎn)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(diǎn)，可以完成準(zhǔn)直和聚焦。

G-Lens內(nèi)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(zhǔn)直器

  1. 機(jī)械尺寸圖：

  2. 作用：作為光的輸入/輸出載體，起到保護(hù)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(jìn)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(guān)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(zhǔn)直器

  1. 機(jī)械尺寸圖：

  2. 作用：作為光的輸入/輸出載體，起到保護(hù)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(jī)械尺寸圖：

  2. 作用：主要起到固定和連接的作用，保護(hù)內(nèi)部光路的穩(wěn)定性，其中玻璃管①較短，用于雙纖準(zhǔn)直器部位，起到封腰鼓的作用，保證與單纖準(zhǔn)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(zhǔn)直器的點(diǎn)膠處；玻璃管③保護(hù)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(zhì)膜組合而成。以高/低折射率介質(zhì)膜構(gòu)成的周期結(jié)構(gòu)，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。

  飛宇集團(tuán)現(xiàn)有TFF WDM的種類繁多，波長覆蓋1250~1700nm，光纖種類也可區(qū)別分類為G657A1，G657A2，G657B3，OM1，OM2，OM3，OM4...并且根據(jù)波段的不同，帶寬可選50GHz，100GHz，150GHz，200GHz，400Gz，800Ghz...還可制作1250~1700nm波長范圍內(nèi)的FWDM無源器件，各種帶寬均可滿足。

  在過去的3年時間里，5G通信建設(shè)無疑是最熱門的話題。作為全球最大的無源WDM生產(chǎn)商，在中國電信的5G LAN-WDM，中國移動的5G MWDM，韓國的5G-PON等各類5G無源方案里，均有飛宇集團(tuán)的參與與制作。