衍射光栅型波分复用器

衍射光栅型波分复用器又可分为光纤光栅型波分复用器和阵列波导光栅型波分复用器。

光栅型波分复用器件属于角色散型元器件。当入射光照射到光栅上后，由于光栅的角色散作用，使不同波长的光信号以不同的角度出射，然后经透镜汇聚到不同的输出光纤，从而完成波长的选择作用。光纤光栅是利用紫外（UV）激光诱导光纤纤芯折射率分布呈周期性变化的机制形成的折射率光栅，让特定波长的光通过反射和衰减实现波长选择，便可制作成波分复用器件。根据折射率变化周期，分成短周期和长周期光纤光栅。它是利用光纤制造中的缺陷，用紫外光照射，使得光纤纤芯折射率分布呈周期性变化，满足布拉格光栅条件的波长就会产生全反射，而其余波长顺利，这相当于一个带阻滤光器。总的来看，光栅型波分复用器件可以通过光纤光栅精密控制中心反射波长，可人为选择反射带宽，反射带宽可做得很小，反射率可达到接近100%，具有优良的波长选择特性，可以使波长间隔缩小到数纳米到0.51nm左右；另外，光栅型元器件是并联工作的，插入损耗不会随复用信道的增多而增加，已能实现32～131个波长的复用，但对温度稳定性要格外注意。以16通路WDM为例，由于光源在1 550nm波长的温度系数大约为0.4nm／℃，环境温度变化30℃就足以引起约0.4nm的波长偏移，对于通路带宽仅0.31nm的情况，将导致至少3dB的失配损耗，其严重性可见一斑。因而采用温控措施是必要的，但容易进行温度补偿；由于光栅是制作在光纤纤芯上，故与普通光纤的连接十分方便。除上述传统光栅元器件外，光导纤维中的布拉格光栅滤波器性能甚佳，带内频响很平坦，带外抑制比很高，插入损耗不大，性能十分稳定，1 560nm的温度系数为0.01nm／℃，滤波特性滚降斜率优于150dB／nm，带外抑制比可以高达50dB。目前已广泛用于WDM系统中。光纤光栅元器件的困难在于温度稳定性，由于光栅的中心波长会随温度而变化，因此实用化的元器件必须解决这个问题。

阵列波导光栅型波分复用器是由输入波导、输出波导、空间耦合器和波导阵列光栅构成。其中输出波导与输入波导制作成同单膜光纤相同的结构及光学参数，以便同单膜光纤相连接时，具有非常低的耦合损耗。空间耦合器的作用是将各种波长的输入信号，通过空间耦合器进入阵列波导输入端，由于阵列波导一般由几百条其光程差为ΔL的波导构成，依据衍射理论，在波导阵列光栅输出端，按波长长短顺序排列输出，并通过空间耦合器传输到相应的输出波导端口，达到分波的目的。该器件除具有用干涉、光栅方法制作的器件的光学特性之外，还具有组合分配功能。阵列波导光栅型波分复用器具有波长间隔小、信道数大、通带平坦、结构具有复用／解复用双向对称功能，复用／解复用通道几乎不受限制等优点，它是大端口数（通道数大于32）复用／解复用器的最佳选择，因此，它适合于超高速、大容量的DWDM系统使用。