Wellenlängenselektive Koppler und Splitter
Wellenlängenselektive Koppler (oder Splitter) werden verwendet, um Licht verschiedener Wellenlängen mit minimalem Verlust zu kombinieren oder zu teilen. Licht mit zwei verschiedenen Wellenlängen auf verschiedenen Eingangsfasern kann auf dieselbe Ausgangsfaser zusammengeführt (kombiniert) werden. In umgekehrter Richtung kann Licht mit zwei verschiedenen Wellenlängen auf derselben Faser aufgeteilt werden, so dass eine Wellenlänge zu einer Ausgangsfaser und die andere Wellenlänge zu der anderen Ausgangsfaser ausgegeben wird. Der Prozess kann mit sehr geringem Verlust durchgeführt werden.
Da die Kopplungslänge wellenlängenabhängig ist, findet die Leistungsverschiebung zwischen den beiden parallelen Wellenleitern für verschiedene Wellenlängen an verschiedenen Orten entlang des Kopplers statt. Alles, was wir tun müssen, ist die Kopplungslänge sorgfältig zu wählen und wir können eine verlustfreie Wellenlängenkombination oder -aufteilung veranlassen. Diese Funktionen sind in der folgenden Abbildung dargestellt. Das Diagramm der Leistungsübertragung zeigt, wie sich die Leistungsaufnahme an einer der Fasern zwischen den beiden Wellenleitern hin und her verschiebt. Die Periode der Verschiebung ist für die zwei verschiedenen Wellenlängen unterschiedlich. Im linken Teil des Diagramms (Wellenlängen kombinieren) befindet sich daher eine Stelle im Koppler, an der sich das gesamte Licht in nur einem Wellenleiter befindet. Wenn wir den Koppler genau auf diese Länge bringen, sind die Signale kombiniert. Auf der rechten Seite des Diagramms ist der umgekehrte Vorgang dargestellt, bei dem zwei verschiedene Wellenlängen auf derselben Eingangsfaser ankommen. An einem bestimmten Punkt unterhalb des Kopplers befinden sich die Wellenlängen in verschiedenen Wellenleitern. Wenn wir also die Kopplungslänge festlegen, haben wir die Wellenlängen genau getrennt. Tatsächlich werden beide oben beschriebenen Prozesse in demselben Kuppler ausgeführt - der Prozess ist bidirektional (BiDi). Somit kann der Koppler auf der linken Seite in der entgegengesetzten Richtung arbeiten und ein Teiler werden, und der Teiler auf der rechten Seite kann in der entgegengesetzten Richtung arbeiten und ein Koppler (Kombinierer) werden. Beachten Sie, dass jeder Koppler oder Splitter für die jeweiligen Wellenlängen ausgelegt sein muss.
Kommerzielle Geräte dieser Art sind allgemein verfügbar und sehr effizient. Die angegebene Einfügungsdämpfung liegt normalerweise zwischen 1,2 und 1,5 dB, und die Kanaltrennung wird als besser als 40 dB angegeben. Derartige "Wellenlängen-abgeflachte" Koppler oder Splitter arbeiten über ein recht breites Wellenlängenband. Das heißt, eine gegebene Vorrichtung kann eine Eingabe über einen Bereich von Wellenlängen im 1310-nm-Band bis zu einer Breite von 50 nm und einen Bereich von Wellenlängen im 1550-nm-Band auch bis zu einer Breite von 50 nm ermöglichen.
Stromeingang zu einem EDFA
Auf der linken Seite der Abbildung sehen wir ein Beispiel für die Kopplung zweier unterschiedlicher Wellenlängen in dieselbe Ausgangsfaser. Am Eingang eines EDFA möchten Sie das eingehende Signallicht (niedriger Pegel) mit dem Licht (hoher Pegel) der Pumpe mischen. Typischerweise liegt das Signallicht bei etwa 1550 nm und die Pumpe bei 980 nm. In diesem Fall ist es möglich, eine Kopplungslänge so zu wählen, dass 100% des Signallichts und 100% des Pumplichts auf derselben Faser verbleiben. Ein wesentlicher Vorteil davon ist, dass bei diesem Prozess nur sehr wenig Signalleistung verloren geht.
Aufteilen von Wellenlängen für CWDM-Systeme
Auf der rechten Seite der Abbildung zeigen wir ein Beispiel für CWDM-Demultiplexing. Ein gemischter Wellenlängenstrom mit einem Signal in jedem der 1300- und 1550-nm-Bänder wird in seine zwei Wellenlängenkomponenten aufgeteilt. Ein solches CWDM-System kann in einem System zum Verteilen von CATV- und erweiterten VOD-Diensten an Personen in ihren Häusern verwendet werden. Ein Signalstrom könnte bei 1310 nm und der andere bei 1550 nm übertragen werden. Hier ist ein Resonanzkoppler gezeigt, der als Teiler arbeitet, der die beiden Wellenlängen trennt. Es ist zu beachten, dass ein identischer Teiler auch verwendet werden kann, um die beiden Wellenlängen mit sehr geringem Verlust zu kombinieren.
Hinzufügen des Verwaltungskanals in DWDM-Systemen
In DWDM-Systemen, in denen viele Kanäle im 1550-nm-Band übertragen werden, ist es häufig erforderlich, einen zusätzlichen Kanal mit relativ niedriger Übertragungsrate für Verwaltungszwecke zu übertragen. Eine bequeme Möglichkeit, dies zu tun, besteht darin, die Verwaltungsinformationen im 1310-nm-Band und den gemischten DWDM-Stream im 1550-Band zu senden. Zu diesem Zweck werden üblicherweise wellenlängenselektive Kuppler verwendet. Ein Verwaltungssignal (eine einzelne Wellenlänge) im 1310-Band wird auf eine Faser gekoppelt, die viele Wellenlängen zwischen 1540 nm und 1560 nm trägt. Ein anderes ähnliches Gerät (wellenlängenselektiver Splitter) wird verwendet, um die Signale am anderen Ende der Verbindung zu trennen.