Технология изготовления мультиплексоров на тонкопленочных фильтрах
Мультиплексоры с TFF – фильтрами
Тонкопленочные фильтры (FTT – Thin-Film Filter) широко используется в CWDM/DWDM-системах как недорогие и эффективные устройства для ввода/вывода относительно небольшого числа каналов (М≤16). Своим успехом эти мультиплексоры обязаны удачному сочетанию двух хорошо отработанных технологий: нанесения многослойных интерференционных покрытий и ввода света в волокно с помощью градиентных линз.
Градиентные линзы (GRIN-линзы)
В градиентных линзах используется среда, обеспечивающая изменение фазы волны пропорционально квадрату расстояния от центральной оси. Траектория распространения света в этой линзе, как и в градиентном волокне, имеет форму синусоиды (Рисунок 1.а). Благодаря параболическому профилю показателя преломления (Рисунок 1.в) сферические аберрации в GRIN-линзе малы, что позволяет сфокусировать плоскую волну практически до предела, определяемого дифракцией. Кроме того, за счет соосного клеевого сочленения этой линзы с волокном достигается высокая температурная стабильность.
Рисунок 1 – Фокусировка света линзой с квадратичным профилем показателя преломления: (а) при вводе параллельного пучка света в градиентное волокно; (б) при соединении волокна с GRIN-линзой; (в) профиль показателя преломления GRIN-линзы
Тонкопленочные фильтры.
Простейший FTT-фильтр представляет собой интерферометр Фабри-Перо (Рисунок 2) с малой толщиной промежуточного слоя между зеркалами d. Оптическая толщина каждого слоя в зеркалах равна λ/4. Отраженные от этих слоев волны синфазны практически во всем рабочем диапазоне DWDM-системы. Этим и обуславливается их высокий коэффициент отражения, который в зависимости от числа слоев может меняться в пределах от 0,9 до 0,99.
Рисунок 2 – Схема простейшего TFF-фильтра – интерферометр Фабри-Перо с оптической толщиной порядка λ
Конструкция мультиплексора.
Основой мультиплексоров являются многослойные тонкопленочные фильтры (Рисунок 3).
Рисунок 3 – Многослойный тонкопленочный фильтр
Основные составляющие части:
1 – тонкопленочный фильтр;
2 – G линза;
3 – двухволоконный пигтейл;
4 - C линза;
5 - одноволоконный пигтейл;
6 – стеклянная трубка;
7 – кварцевая трубка;
8 – стальная или пластиковая трубка;
9 – защитный наконечник.
Каждый фильтр работает следующим образом: оптический сигнал на частоте, соответствующей одной из длин волн частотной сетки CWDM может передаваться между портами фильтра Pass и Com (Рисунок 4). Остальные длинны волн диапазона CWDM между данными портами не передаются, т.е. фильтруются и передаются между портами Reflection и Com. Порты Pass и Reflection изолированы относительно друг друга, оптический сигнал между ними не передается.
Рисунок 4 – Принцип работы TFF
Рассмотрим принципиальную схему оптического мультиплексора/демультиплексора CWDM, собранного на основе тонкопленочных фильтров. Наиболее распространена схема с последовательным соединением фильтров CWDM (Рисунок 5). В данном случае это mux/demux 8 каналов CWDM. Фильтры, настроенные каждый на свою длину волны диапазона CWDM, соединяются друг с другом, таким образом, Com предыдущего с Ref последующего. Порт Ref первого фильтра в цепи, маркируется как Upgrade, порт Com последнего часто маркируется как Line, он включается в линию. Данное устройство позволяет использовать для приёма и передачи любые комбинации длин волн, в большинстве случаев они определяются исходя из характеристик трансиверов CWDM.
