分路合路器范文

分路合路器范文（精选6篇）

分路合路器 第1篇

关键词：PLC,光分路器,插入损耗,工作带宽,均匀性,回波损耗

1引言

随着近年来光纤到户FTTH(fiber to the home)在国内的大规模推进,各种光无源产品的应用快速发展, 平面波导型光分路器即为其中的一种。

PLC(Planar Lightwave Circuit)型光分路器是一种基于石英基板的集成波导光功率分配器件,因其具有体积小、分光均匀、插入损耗对波长不敏感、工作波长范围宽等优点,中国电信、中国移动、中国联通三大电信运营商在普及FTTH时均采用PLC型光分路器。今年7月份, 中国移动发出的2015年集采招标采购量高达612.3万套。

作为FTTH建设中最为核心的无源光器件,光分路器质量的有效保证对通信链路的正常传输起至关重要的作用。因此,各运营商对光分路器质量保证的要求也越来越高,一方面通过委托有资质的经CNAS认可的第三方实验室进行测试,另一方面也通过驻场检验、现场考察等方式加强光分路器质量的管控。

本文根据实验室多年来积累的测试经验,阐述了PLC型光分路器光学特性测试中需重点关注的指标,详细介绍并比较了插入损耗的两种测试方法,与各位同行进行交流探讨。

2光分路器的技术指标和测试[1]

国际上, 光分路器的标准主要是TELCORDIA的GR-1209 《Generic Requirements for Fiber Optic Branching Components》 和GR-1221 《Generic Reliability Assurance Requirements for Fiber Optic Branching Components》。国内标准主要是通信行业的YD/T 1117-2001《 全光纤型分支器技术条件》 和YD/T2000.1-2014《平面光波导集成光路器件第1部分:基于平面光波导(PLC)的光功率分路器》。

光分路器的光学特性指标包括工作带宽、插入损耗、 偏振相关损耗、均匀性、回波损耗、方向性等。进行一系列的型式试验(振动、冲击、光缆抗拉、扭转、低温、高温、 温度循环、湿热、水泡、盐雾)和可靠性试验(机械完整性和环境温度耐久性)之后考核的也是其光学特性。因此本文仅对PLC型光分路器光学特性的测试方法进行讨论。

2.1插入损耗

光分路器的插入损耗是指在规定输出端口的光功率相对全部输入光功率的比值。插入损耗是光分路器最基本的测试参数,工作带宽、偏振相关损耗、均匀性的测试和计算均在此基础上进行。

原理上,光分路器插入损耗的测试与最常见的光纤活动连接器插入损耗的测试是相同的,都是先校准标准跳纤的插损之后,将器件串接在光路中,读出经过器件衰减之后的光功率值即为其插入损耗值。两者的区别在于:1光分路器起均匀分光的功能,1个输入端口可能会有2、 4、8、16、32、64甚至128个输出端口,而光纤活动连接器只是1个输入口对一个输出口。2 PLC光分路器工作波长范围从1260-1650nm,而光纤活动连接器仅要求在1310和1550nm的固定波长点进行测试。因此,光分路器测试对仪表的要求显然高得多,光源和光功率都必须是全带宽的。光源可采用宽谱光源或可调谐光源,波长范围需覆盖1260-1650nm。光功率接收部分可配套使用光谱分析仪或光功率计。

2.1.1方法一:宽光源(BBS)+ 光谱仪(OSA)

宽光源覆盖了1260-1650nm波段,校准时先将光源的输出直接连到光谱分析仪,存储光谱曲线A。然后将被测光分路器按图1串入,宽光源的输出接光分路器的输入口,分光之后的一个支路连接至光谱分析仪,存储此时的光谱曲线B。利用光谱仪本身谱线的计算功能,选取LOG MATH C=A-B存储该支路插入损耗随波长变化的光谱曲线C。通过Marker功能就可以读出每一波长点对应的插入损耗以及全波段范围内的最大插入损耗。

2.1.2方法二:可调谐光源(TLS)+ 光功率计(PM)

可调谐光源配置了覆盖1260-1650nm的光模块,测试时先将光源的输出通过偏振合成器,直接连到多通道功率计的输入口进行校准。然后将被测光分路器按图2串入, 偏振合成器的输出口接光分路器的输入口,分光之后各输出支路分别连接至多通道光功率计的各个输入口。通过自动化的软件,一键运行就可同时得到各支路插入损耗和偏振相关损耗的测试值。类似的,EXFO公司的IQS-12008全波段器件分析仪也是TLS+PM模式的测试系统。

这种自动测试的方法,最大限度避免了人为多次连接的误差、手动操作失误以及大量的数据处理工作,极大地提高了测试效率,例如8通道的插入损耗和偏振损耗、均匀性、工作带宽的指标在器件连接好之后只需要15s的测试时间就可以全部完成。

2.1.3两种方法的比较

方法一和方法二在测试动态范围、光功率精度、单/ 多端口适用性、偏振相关损耗测试功能等方面存在差异。

(1)方法一的测试动态范围< 40d B,因为宽光源的功率谱密度一般为-30d Bm/nm;而光谱分析仪为了保证一定扫描速度,其接收机灵敏度一般设置为-80d Bm。 方法二的测试动态范围可达70d B,因为可调谐光源本身输出功率较大;而光功率计作为接收机,其灵敏度可以到-100d Bm。

(2)方法一的光谱分析仪在光功率测试的精度方面比不上方法二的光功率计。

(3)方法一每次只能测试一个支路,除非增加光开关,但增加光开关会带来测试速度的降低以及测试误差的增加;方法二是采用多个独立的光接收通道进行测试,因此测试支路数仅取决于光功率计的通道数。

(4)方法一不能同时进行偏振相关损耗的测试;方法二在测试插入损耗的同时,可以得到偏振相关损耗的结果。

2.1.4工作带宽、均匀性

PLC光分路器的工作带宽指的是满足PLC光分路器光学性能指标要求的光波长范围。因此,只需要用2.1.1方法一或2.1.2方法二得到覆盖全波段1260-1650nm插入损耗的测试结果,工作带宽的结果也就一目了然。

通道均匀性指的是均匀分光的光分路器各输出端口输出光功率的最小值与最大值之比。最新版本的PLC光分路器行业标准YD/T 2000.1-2014中将该均匀性指标细分为固定工作波长均匀性和全工作带宽均匀性。然而标准中表1“1* N PLC光分路器光学特性”最下方备注的文字表述得不够明确,给测试人员造成一定的混淆。

表1备注第2条: 表中通道均匀性的测试波长为1310nm、1490nm、1550nm, 在1260-1300nm和1600nm-1650nm波长区间的通道均匀性指标在以上指标基础上增加0.5d B。但实际上反映在同一张表1的通道均匀性项目中的指标要求,全工作带宽(1260-1650nm) 均匀性比固定工作波长均匀性的指标要求都已经相应增加了0.5d B,比如,1 *16光分路器的固定工作波长均匀性是≤ 1.2,其全工作带宽均匀性是≤ 1.7,而不是仅在1260- 1300nm和1600nm-1650nm这两个波长区间放宽要求。

因此以PLC光分路器全带宽插入损耗的测试数据为基础,固定工作波长均匀性提取的应该是各支路在1310nm、1490nm、1550nm的输出功率最小值和最大值之比,三个波长点计算出独立的3个比值,其中的最大值即为该光分路器的固定工作波长均匀性。而全工作带宽均匀性提取的是所有支路在全波段输出功率的最小值和最大值之比,不必分区间进行考核。

2.2回波损耗

光通信链路中,由于各连接端面存在折射率不连续, 导致一部分光会沿着入射路径返回。如果返回入射端的反射光过高,会使得光源输出不稳定,造成系统误码,从而影响到通信线路中信号的传输。PLC光分路器的回波损耗指的是输入光功率与沿输入路径返回的光功率之比。

对于光分路器而言,常规的测试方法依然是传统的回波损耗测试仪所采用的OCWR(Optical Continuous Wave Reflectometer)法,图3是其测试示意图。测试光分路器的回波损耗时,所有输出端口的尾纤必须同时进行末端反射的截止。通常是将所有输出端口尾纤用直径不大于5mm的圆棒至少缠绕5圈。但对于1:32或者1:64这些支路数大的光分路器,缠绕的方式可操作性比较差,因为只要在缠绕过程中稍有不慎,有一两个支路的末端反射未被完全截止,光分路器的回波损耗测试结果必然就不合格。因此实际测试中,还可以通过将尾纤接APC跳线、 匹配膏等方法进行截止。

回波损耗的测试容易受光纤连接端面质量和清洁度的影响,在测试时要特别注意插针体端面和适配器的清洁。 比如,用酒精擦拭端面后如果有残留的话,光接头湿度过大,也会在光纤接口处形成反射膜,从而影响测试结果的准确性。插头通过适配器对接时既要保证接触充分又不能过紧。检测机构测试用的标准纤在插拔多次之后会引起端面磨损,也需要进行定期检查更新。

3结束语

分路合路器 第2篇

光纤器件回波损耗的测量方法通常有四种, 分别是连续光反射法、光时域反射法、频域调制反射法和干涉法。但是, 无论哪种方法, 都不能保证回损测量的精确度。作者提出了一个新的回波损耗测量方法, 使测量结果更精确。

1 树状分路器累计回波损耗的计算

当器件插入到光纤线路上时, 由于介质的不均匀性, 光经过该器件时即会产生光反射。这种反射光能量在向发射源方向传输时, 在光纤中亦将逐渐衰减;如果沿途还经过其他器件, 也将损耗部分能量, 经过的光纤越长, 器件越多, 反射光损失的能量越多, 到达发射源的光能减少。另外, 反射光在各器件之间还存在多次再反射, 除非异常情形这种能量的损耗是可以忽略不计的。

本文所讨论的1N的树状分路器由N-1个12分路器级联组成, 光纤线路如图.1所示。设光源发射的光功率为P0, 光源接收到由线路上器件产生的回波PRn为, 按定义, 其累计回波损耗为:

式中, R为被测器件的回波损耗, 单位为dB;PRn为被测器件的反射功率;P0为被测器件的入射功率。

下面将由一些已知量精密求出树状分路器累计回波损耗的计算方法。为当连入一级分路器时, 设光源发出的功率为P0, 一级器件本身的回损为P11, 两个臂的插损分别为α11和α12。由回损定义:

得到一级器件返回到光源的功率:P1=P010- (R11/10)

当连入二级器件时, 设两个二级器件本身的回损值分别为R21和R22, 光经过器件1后两臂的光功率分别为P11, P12, 由插损定义, 得到

二级器件返回的功率P11', P12'分别为:

当从二级器件返回的光功率通过一级器件到达光源的功率分别为:

由此可推出, 在由N个器件组成的光纤线路中, 每个器件最后返回到光源的功率为:

式中P0为光源发出的光功率, Pi为器件本身的回损, 由回损定义, 即可以得到系统的回损为:

2 累计回波损耗的测量

我们用JDSU的PDLmultimeter进行树状分路器累计回损的测量。目前市场上的回损测量仪, 当测量值在50dB以上时测试数据极不稳定, 固本实验采用在光源处增加一个基准分路器, 使测量范围控制在50dB以下, 使测试结果更加精确, 下面介绍如何测得待测器件的回损值R:

1) 首先进行回损测量的校准。设光源初始功率为P0。

2) 将基准分路器器件1与光源连接。设器件1的两个臂的插损分别为α1和α2。在α2端光纤的尾部打一个很小的圈, 并对α1端光纤尾部进行处理使回损仪测得的回损值在45dB与50dB之间。回损仪测得一个回损值R0。此时光源接收端只接收到α1臂的尾部和器件1共同返回到光源的光功率P1, 由回损定义, 得到α1端和器件1共同返回到光源的功率:

3) 在α2臂连接待测试的器件2。在器件2的两个臂的尾部全部打一个很小的圈, 回损仪测得一个回损值R1。这时光源接收到的返回的光功率由三部分组成, 分别是α1端、器件1和器件2返回的光功率, P1通过测量R0即可求出;只需再求出器件2返回到光源的功率P2, 那么就可得到臂、器件1和器件2返回的功率之和, 即可得到器件2本身的回损R。

设从光源发出的光经过器件1后进入α2臂后功率变为P0', 由插损公式得P0'=P010- (α2/10) , 设从器件2返回到α2臂的功率为P2, 由回损定义得到:P2=P0'10- (R/10) =P010- ( (α2+R) /10) , P2经过器件1到达光源的功率变为:

则到达光源的总功率为:

由回损定义得到:

得到器件2本身的回损:

其中P0, R1及α2均可通过回损仪及插损仪测量得出。实验中, 将树状分路器整体看作器件2, 应用上述方法即可以精确测量树状分路器累计回波损耗。

用MathCAD按式 (3) 和式 (4) 编写程序, 将各级器件的插损与回损代入程序中, 可以得到回损值的理论值。本实验选择1550nm波长测量树状分路器的回损, 每一级做了10组回损测试实验, 测试结果取平均值后, 按式 (9) 计算累计回损, 理论值与实验值的对比如图5所示:

可以看出, 树状分路器的累计回波损耗随连入器件的级数递增, 但增幅会减弱, 当级数刚开始增加时, 回损值增加较明显, 但当级数n>3以后, 曲线变的平坦了, 累计回损值近似为常数。

3 结论

本文导出了树状分路器累计回波损耗的计算方法, 从实验角度找到了回损与级联的关系:1) 回损随级联的增加而增大。2) 当级联大于3级后, 累计回损的变化趋于平坦。同时提出了精确测量器件及系统回损的新方法, 并用实验进行论证, 实验表明, 应用本方法可以大幅度提高了回损测量的精度, 实验结果与理论值相符。

中分号:TNTZZ文献标识码:A

摘要：本文导出了树状光纤分路器累计回波损耗的计算方法。文中还介绍了用PDLmultimeter对级联线路上的四级光纤分路器的累计回波损耗进行的测量, 实验结果与理论值相符。计算方法表明, 随着级联的增多, 累计回波损耗的增量越来越弱;而实验结果表明, 当级联数量大于3以后, 累计回波损耗的曲线趋于平坦, 并与理论计算完全一致。提出了一个新的回波损耗测试方法。

关键词：回波损耗,累计回波损耗,光纤,分路器,树状

参考文献

[1]柯太春.用光时域反射仪 (OTDR) 测量无源器件的反射率.光纤通信技术.1993.

[2]吴仲君.光纤线路上多个插入器件产生的累计回波损耗的计算及实验[TN722].光通信研究, 1994.

分路合路器 第3篇

不确定度,即测量结果的不能肯定程度,反过来也即表明该结果的可信赖程度。本质上是由于测量水平、人类认识能力所限造成的。同时它也是判定基准标准精度、检测水平高低以及测量质量的一个重要依据。[1]

根据通信行业标准YD/T 2000.1-2009《平面光波导集成光路器件第1部分:基于平面光波导(PLC)的光功率分路器》的规定,在环境温度为15℃~35℃,湿度45%~75%,气压86kPa~106kPa条件下[2],我们利用可调谐激光光源和光功率计测量116平面波导型光分路器在工作波长为1310nm时的插入损耗,并对其作出不确定度评估。

2 光分路器插入损耗评估模型

2.1 测试方法

先根据测试配置图1(a),连接光源和光功率计进行光源输出功率校准;再根据测试配置图1(b)测量光分路器的插入损耗,选择测试支路i,由光功率计直接读出该支路的插入损耗。测试接线如图1。

测试配置图上用到标准跳纤和标准适配器,其中标准适配器插入损耗最大值小于0.1dB,最大变化小于0.05dB。光源是Agilent的8164B型可调谐激光光源,在工作波长为1310nm时,8164B所用模块为Agilent 81600Bopt.132,其测量误差:±0.1dB。光功率计是Agilent的N7745A型光功率计,其测量误差:±0.02 dB。

2.2 数学模型

插入损耗的定义指PLC分路器工作波长在规定输出端口的光功率相对全部输入光功率的减少值[2],用对数来表示:

ILi ---第i个输出端口的插入损耗值,单位dB;

Pouti ---第i个输出端口的输出光功率,单位mW;

Pin ---输入端口的输入光功率,单位mW;

由于被测端口的插入损耗可由表头直接读取,故IL=ILi ;

IL---被测插入损耗值,单位dB;

ILi ---表头读数,单位dB。

2.3 灵敏度系数

灵敏度系数C(ILi )=1,根据函数IL=ILi 求导而得。

2.4 方差与传播函数

3 插入损耗不确定度

3.1 插入损耗不确定度的来源

不确定度主要来源:①IL的重复性误差,②标准跳纤和标准适配器不稳定引入的误差,③光源的不确定度, ④光功率计的不确定度。

标准跳纤和标准适配器不稳定引入的误差是无法在测试校准时修正的,但其稳定性极高,可以忽略其对结果不确定度的影响。

3.2 插入损耗不确定度的计算方法

(1) 标准不确定度的A类评定

对一系列观测值进行统计分析以计算标准不确定度的方法称A类评定[1]。

由于随机效应的存在,对插入损耗进行多次重复测量,所得结果都不相同。它们围绕着该测量列的算术平均值有一定的分散,此分散度说明了测量列中单次测量值的不可靠性。因此,用贝塞尔公式计算出的实验标准偏差来表征,也就是A类评定不确定度。

IL的重复性不确定度分量u1

理论上,测量次数越多,得出的实验标准偏差越可靠,但重复性条件就越难以保证,测量所用时间也越长, 因此,我们实验中对插入损耗进行了10次独立重复测量, 实际检测中只进行一次。

依据表1的数据,我们可以得出插入损耗的平均值:

根据贝塞尔公式,标准差(σn-1 )和自由度(ν):

(2) 标准不确定度的B类评定

用不同于对观测列进行统计分析的方法来评定不确定度称B类评定[1]。

测量过程中,有时由于时间或是资源不足不能进行或是不需进行重复测量的情况下是无法取得观测列并作统计分析的,这时只能采取非统计方法即B类评定方法。其中,光源和光功率计的不确定度分量就是采取了B类评定方法,它们是根据仪表生产厂家提供的说明书进行科学判断估计而作出的。

①光源的不确度分量u2

光源的说明书标明其测量误差:±0.1 dB。其不确定度分量u2 以概率1落于区间[-0.1,+0.1],即全部落在其中而不在区间外出现,由于对u2 在该范围内的可能值无具体了解,则假设在该区间内各处出现的机会均等,服从均匀分布。

另外,B类评定得出的标准不确定度的自由度是由该分量之值的可靠程度来判断的,它是一个主观量,由实验人员凭借测量过程的经验求出。因此,估计光源的可靠性:10%。

光源的不确定度分量(u2 )和自由度(ν):

②光功率计的不确度分量u3

光功率计的说明书标明在23℃±5℃时,其测量误差:±0.02 dB。

参考光源不确定度评定,光功率计的不确定度分量服从均匀分布,估计其可靠性:10%。

光功率计的不确定度分量(u3 )和自由度(ν):

4 合成标准不确定度的评估

(1) 标准不确定度一览表

(2) 合成标准不确定度uc 的计算

(3) 有效自由度的计算及包含因子的确定

合成标准不确定度的自由度为有效自由度(Veff )[1]。根据Welch-Satterthwaite公式,有效自由度:

包含因子k是与置信区间所具有的置信水平p密切相关,同时还需要对表征测量结果及合成标准不确定度的概率分布有详细的了解。对于一般的测量:

5 扩展不确定度的评估

6 测试结果

光分路器的插入损耗测试结果为:

IL=13.13 dB,扩展不确定度:0.12 dB (kp =2.0),置信水准p=0.95。

对于同类的产品来说,插入损耗的不确定度评估可参照此方法进行。

摘要：文章主要讨论了光分路器插入损耗的测量不确定度数学计算,从不确定度来源:重复性测量不确定度分量、光源的不确定度分量、光功率计的不确定度分量等,计算出标准不确定度、灵敏度系数、标准不确定度分量、自由度,最后计算出测量结果。

分路合路器 第4篇

随着国家对三网融合[1]的推进以及FTTH(光纤到户)技术[2]的快速发展，FTTH的核心器件光分路器成为了研究的热点。现在大多数的光分路器是均匀分光，但在实际的应用中，常常需要光分路器将光信号分成几路强度不等的信号(分光不均匀)，以使近距离用户与远距离用户接收到近似相等的光功率。因此研究非均匀光分路器对更好地实施FTTH有着重要意义。基于光子晶体的光分路器受到关注，这类光分路器相比于熔融拉锥型和平面波导型光分路器，具有传输性能好、弯曲损耗低[3]和系统不易受外界电磁场干扰等优点。

目前虽有耦合型光子晶体分路器[4]可实现自由调节能量的报道，但其调配方法相当复杂，需调节耦合区内6个介质柱，输出端透射率最高为99.2%，且器件尺寸偏大，不易集成。本文提出一种新型的Y缺陷的光子晶体光分路器。仿真结果表明，改变第一分支处4个介质柱的半径，能够使输出端透射率提高到99.6%;通过调节第二分支处的1个介质柱的半径，便可自由调节输出光能量，实现不均匀分光，可以满足FTTH中各种不同用户的需求，具有重要的应用价值。

1 结构模型与分析

1.1 Y缺陷的光子晶体光分路器的结构模型

本文设计的Y缺陷光子晶体光分路器是基于完整二维三角晶格、介质柱型光子晶体的，结构参数如下：介质柱材料为GaAs，折射率n=3.4，介质柱半径R=0.18a,a为晶格常数，且a=0.62μm，背景材料是空气，折射率n2=1。光子晶体由1823个元胞组成，尺寸为10.54μm13.64μm。在完整的光子晶体中沿着光的传播方向移去一排介质柱形成输入波导，再将与输入波导成120°角的两排对称介质柱分别移去，形成Y型缺陷。按照此方法在两个顶点上分别级联Y型缺陷，构成14结构的光子晶体光分路器。其结构示意图如图1所示。

该分路器的4个输出端口的宽度均为1.28μm，在4个输出端口分别装了4个探测器，用来探测每个端口的透射率以及输出能量。通过调节第一分支处的介质柱A、B、C、D的半径，可以提高光子晶体光分路器的每个输出端口的透射率;同时，通过改变第二分支处1个介质柱半径R′，可以实现输出端口的高透射率和输出端口能量的自由调节。

1.2 时域有限差分法

本文采用FDTD(时域有限差分)法进行仿真计算，分析光信号在光子晶体波导内的传输特性。FDTD法主要是通过将Maxwell方程在时域和空间离散化然后达到模拟求解电磁波传播的目的。

假设光子晶体中的电介质是各项同性，只考虑线性问题，且介电常数ε与入射光频率ω无关，可得到适合于光子晶体的Maxwell方程组：

二维光子晶体中电场和磁场与z方向无关，TM波只有Ez分量，TE波只有Hz分量，在直角坐标系下，得到二维坐标中的FDTD离散方程组如下：

TM波：

TE波：

采用PML(完美匹配层)作为吸收边界，保证边界场分量计算的必要精度，以及消除非物理因素引起到截断边界的波的反射，确保用有限的计算空间来模拟无限的实际空间。

2 仿真结果分析

选取中心频率a/λ=0.4处的高斯型光波为入射光源，其他参数不变，在分路器的4个输出端口分别设置探测器，采用FDTD法来仿真和模拟光波在Y缺陷光子晶体光分路器中的传播行为。

2.1 透射率仿真与分析

光子晶体波导是利用光子禁带特性有效传输光信号的，能量损耗非常低。由文献[5]可知，介质柱与波导的介质对比度会影响缺陷模式的局域性，因此通过改变分支处介质柱A、B、C、D的半径，可影响分支处的缺陷模式以及光子的局域性，继而影响到光信号在分支处以及输出端口的传输情况。

下面利用基于FDTD法的Rsoft软件，分析分支处介质柱A、B、C、D半径变化情况下，光信号在光子晶体中的透射情况。改变介质柱A、B、C、D的半径R，观察输出端口透射率的变化，仿真结果如图2所示。介质柱半径按照步长为0.1μm的增加速度从0.14a变化到0.26a。从图2可以看出，透射率是先增大再逐渐减小，在半径为0.14a～0.22a范围内，曲线处于均匀上升状态，透射率随着半径的增大而增大;在半径为0.22a～0.25a范围内，曲线处于均匀下降状态，变化较慢，透射率随着半径的增加而降低;但在半径为0.25a～0.26a范围内，透射率随着半径的增大出现快速下降，曲线变化非常陡。

在图2中可以明显看出，当R=0.18a时，分路器输出端口的透射率只有0.24;而当R=0.22a时，分路器输出端口的透射率有显著提高，达到了最高值0.249，总透射率达到99.6%。

根据上述分析可以发现，分支处介质柱的半径对分路器的透射率有很大的影响，选择适当的分支介质半径对制作性能优良的光子晶体光分路器至关重要，因此，按照介质柱半径与输出端口透射率的关系图得出优化方案：将分支处的4个介质柱的半径从0.18a调整为0.22a。

2.2 能量调节仿真与分析

通过仿真发现：对于图1所示结构的光分路器，通过调节第二分支处的介质柱半径R′，可以实现灵活调节输出端口的能量。介质柱折射率保持不变(n=3.4)，光源以及探测器的位置和宽度保持不变，用FDTD法进行数值分析，调节R′，即按照步长为0.1μm的增加速度将R′从0.1a变化到0.27a，分别仿真出各输出端口的能量值以及能量比的情况，如图3和图4所示。

由图3可以看出，随着R′的逐步增大，输出端口1、2的能量逐渐增加;而输出端口3、4的能量刚好相反，呈逐渐下降趋势，只有在R′=0.22a时，4个端口的输出能量值相同且为0.2436。

图4中，随着R′的逐步增大，能量比呈增长趋势。当R′取0.1a～0.21a时，能量比<1;当R′取0.22a时，能量比=1;当R′取0.23a～0.27a时，能量比>1，与图3分析结果一致。

上述仿真结果表明，调节第二分支处的介质柱半径的R′可以灵活调节输出端口的光能量。

3 结束语

本文提出了一种基于Y缺陷的改进型光子晶体光分路器，并经过仿真计算提出了改进方案：将分路器的第一分支处的4个介质柱的半径从0.18a调整为0.22a，透射率提高到了99.6%，比文献[6]中的Y型分路器具有更高的透射率。且通过调节第二分支处的介质柱半径R′，可实现输出端口光强度的自由调节。与文献[4]相比，本文提出的方案具有调节介质柱数目少，调节方法更简便等优点。本文提出的Y缺陷光子晶体光分路器在FTTH和微光信息处理中具有广阔的应用前景。

参考文献

[1]赵金民,许常德,杜军,等.三网融合形势下FTTH规模发展关键问题分析及管理研究[J].光通信技术,2011,10A:150-155.

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分路合路器 第5篇

在进行信令链路信息采集时, 对数据流量不超过30Mbps/s的数据链路, 一般通过在交换机上做镜像方式实现;而对数据流量超过30Mbps/s的数据链路, 则使用串接入以太网分路器TAP设备方式来实现。目前使用的以太网分路器TAP设备主要有:单口10M/100M全双工以太网分路器 (单口百兆TAP) , 多口6*10M/100M输入端口和4*100M/1000M监测输出端口的全双工以太网分路器 (多口百兆TAP) , 单口10M/100M/1000M自适应全双工以太网分路器 (单口千兆TAP) 和单口10M/100M/1000M自适应汇聚以太网分路器 (单口千兆TAP) 等4种类型。

本文主要探讨单口千兆自适应以太网分路器在实际使用过程中的处置方案。

2 存在的问题

山东电信信令监测系统在进行阿朗A接口数据的信令采集过程中, 采集链路范围在阿朗MSCE至7750这一段链路, 采集方法是将原MSCE至7750路由器这一段链路断开, 接入单口千兆自适应以太网分路器。然后, 单口千兆以太网分路器TAP的输出端口再接入相应采集设备, 达到进行信令链路数据采集的目的, 如图1所示。

但在实际操作过程中, 发现该方式存在如下问题:

(1) 单口千兆以太网分路器TAP接入MSCE至7750路由器之间的现网链路后, 在进行单口千兆以太网分路器TAP设备下电过程中, 通过ping数据包发现会丢失1112个数据包, 也就相当于现网业务会有瞬断 (大约1112秒) ;

(2) 同样, 单口千兆以太网分路器TAP设备在上电过程中, 通过ping数据包, 也发现会丢失1112个数据包。

3 解决思路

常见的两个千兆以太网的网络设备, 一般是通过标准的自适应过程来建立链路连接的。每个终端设备用发线对 (1号线和2号线) 向对方发送“快速连接脉冲 (Fast Link Pulses, 以下简称FLP) ”。对端设备的收线对 (3号线和6号线) 收到这些脉冲后, 开始在两个设备间建立会话。FLP用于设备间发送分别支持的性能参数, 如速率 (10M/100M/1000M) 、双工方式 (全双工/半双工) 、设备类型 (Hub或交换机/终端设备, 即DTE/DCE) 、中断类型 (平衡/非平衡) 。一旦每个设备收到了对端设备的性能参数, 即尝试适应成彼此都能够识别的最优设置。另外, 具有千兆性能的设备还要确认从哪边的设备取时钟源。因为千兆链路的两端必须同步, 所以, 只有一边的设备 (主设备) 可以用它的内时钟作为发送数据的基准, 另外一端的设备必须从主设备传送来的数据中提取时钟作为基准。主、从设备的选择是在自适应的过程中完成的。

千兆TAP在两个网络设备间使用时, TAP必须在两个设备间建立链路。如果TAP没有加电, 两个网络设备的端口即直接连接, 此时TAP的作用仅相当于是两个设备间的一段网线。这意味着对于两边的设备而言, TAP加电与否是完全不同的两种连接方式。

TAP不加电时, A设备与B设备自适应并同步。

TAP加电情况下, 链路的连接是这样的:TAP加电时, 网络设备A和B之间已有的链路断开, A和B分别与TAP相连。根据TAP设置的不同, 将有两种可能性发生:

(1) 如果TAP设置为自适应, TAP会主动发送FLP, 等待所连接设备的回应。这时, TAP所连接的设备会显示链路中断, 数据流会中断, 显示为链路DOWN。随后, TAP所连接的设备会重新进入自适应状态, 重新发送FLP, 然后和TAP进行自适应协商, 新的连接也会随之建立。

(2) 如果TAP设置为非自适应, TAP加电后会立刻发送空闲帧。两边设备的现有连接很快切换到TAP上, 所以, 两边的设备只会因为发送和接收空闲帧而产生一个3毫秒级的瞬断。大部分的设备都会把这么短时间的瞬断当作正常的噪声来处理, 不会重新自适应。因此, TAP此时成功替代B设备, 而A设备丝毫没有察觉。

根据上面的分析, 千兆Tap在设置为自适应的环境下, 加电、断电后需要一个自适应的过程。根据两端设备端口设置情况的不同, 时间在300ms3s范围内。如果设置在强制千兆的环境下, 可以把链路中断时间缩减到150ms以下的级别。

4 实施方案

(1) MSCE侧阿朗厂家工程师将其设备参数调整为自适应模式 (阿朗设备只支持自适应模式) , 7750侧阿朗厂家工程师将其设备参数设置为强制模式, 单口千兆自适应以太网分路器TAP设备信令监测系统厂家工程师将其设备拨码开关设置为强制模式;

(2) 设置后, 单口千兆自适应以太网分路器TAP设备接入MSCE至7750这一段链路、经过TAP设备下电及上电过程中会有78个数据丢包。

经分析, 原因是阿朗MSCE设备参数设置为自适应模式所导致, 与单口千兆自适应以太网分路器TAP设备无关, 所以, 单口千兆自适应以太网分路器TAP设备的接入数据采集工作完成。

5 结束语

分路合路器 第6篇

1 偏振相关损耗

偏振相关损耗:所有偏振态下的最大传输差值。因为输入到分路器中的偏振光均可用两个互相正交方向 (假定为x、y方向) 上的分量表示。则偏振相关损耗定义式如下:

PMAX和PMIN分别表示测试器件的最大传输功率和最小传输功率。

2 双折射效应对偏振相关损耗的影响

折射率随偏振方向变异的现象称为双折射, 因任意偏振态的光都可以分解成两个正交的分量 (x和y) ,

不同偏振状态的光通过耦合区时, 有不同的耦合系数, 设为Cx、Cy:

根据上面得到的结果, 我们就可以估算出双折射引起的PDL:

由以上推理, 我们可得出分光比越小, 双折射效应引起的PDL越大, 且带入耦合模型, 我们可得出1310nm光的PDL小于1550nm光的PDL。

3 实验过程

本实验选用G.652单模光纤, 制备方法采用两跟光纤打结的方式, H2焰 (温度1100oC左右) 加热熔拉, 最终在加热区形成双锥体的特殊波导结构, 得到按一定比例分光的光纤分路器。

实验中, 我们制备50%分光比双窗分路器 (D50/50) , 设置不同熔融拉伸速度:0.1mm/s、0.15mm/s、0.2mm/s、0.25mm/s、0.3m m/s、0.35m m/s、0.4m m/s等, 在每一熔融拉伸速度下制备50个分光比合格的分路器, 应用JDS Uniphase PS3 PDLMultimeter (穆勒矩阵方法:测试系统是采用输入光通过偏振态控制器, 产生四个偏振态, 利用万用表测量不同偏振态对应损耗值, 再由光功率变化, 应用穆勒矩阵法计算PDL。) 测量分路器的偏振相关损耗。

1) 相同波长的偏振相关损耗在分路器的直通臂和耦合臂相同;2) 随制备分路器的拉伸速度的增大, 1310nm波长的偏振相关损耗与1550nm波长的偏振相关损耗的变化曲线有一交叉点;3) 在小于交叉点的范围内, 1310nm的光的偏振相关损耗小于1550nm光的偏振相关损耗, 这与理论上双折射效应, 引起不同偏振态的光在光纤中传播的折射率不同, 导致耦合系数不同, 最终得到的PDL的大小关系相符;4) 在大于交叉点范围内, 1310nm光的偏振相关损耗明显增大, 1550nm光的偏振相关损耗平稳减小, 这是由于分路器内的拉伸应力作用, 拉伸应力对1310nm光的传播有很大的影响, 从而影响光功率变化, 最终对PDL有很大的影响, 但拉伸应力对1550nm光影响不明显, 所以1550nm光的PDL变化平稳;5) 在交叉点处偏振相关损耗最小, 我们从大量的实验数据得出制备50%分光单模双窗分路器的最佳熔融拉伸速度为0.25±0.05mm/s, 在此速度范围内制备的光纤分路器偏振相关损耗小于0.08dB, 这远小于同行业小于0.12dB的标准。

经以上分析, 我们认为要获得PDL小的波长响应特性平坦耦合器, 在速度一定的情况下, 应降低两光纤的不对称程度。不同拉伸速度下, 在提高分路器偏振性能方面, 对第一根光纤预拉伸长度的调整, 是拉伸速度与偏振相关损耗关系的研究中必不可少的部分, 最终才能制备出低PDL的分路器。

4 结论

通过实验, 发现双折射会影响光纤分路器的PDL。1) 相同波长的偏振相关损耗在分路器的直通臂和耦合臂相同;2) 随制备分路器的拉伸速度的增大, 1310nm波长的偏振相关损耗与1550nm波长的偏振相关损耗的变化曲线有一交叉点;3) 在小于交叉点的范围内, 1310nm的光的偏振相关损耗小于1550nm光的偏振相关损耗。4) 在大于交叉点范围内, 1310nm光的偏振相关损耗明显增大, 1550nm光的偏振相关损耗平稳减小;5) 发现在交叉点处偏振相关损耗最小。由以上PDL变化规律, 最终确定制备低偏振相关损耗D50/50分路器的最佳拉伸速度0.25±0.05m m/s。

摘要：本文分析了宽带分路器中双折射现像对偏振相关损耗 (PDL Polarization dependentlos) s的影响, 结果发现:1) 分路器的直通臂和耦合臂的偏振相关损耗相同;2) 随制备分路器的拉伸速度的增大, 1310nm波长的偏振相关损耗与1550nm波长的偏振相关损耗的变化曲线有一交叉点;3) 在小于交叉点的范围内, 由于双折射效应, 使1310nm光的偏振相关损耗小于1550nm光的偏振相关损耗。4) 在大于交叉点范围内, 由于分路器内的拉伸应力做用, 1310nm光的偏振相关损耗明显增大, 1550nm光的偏振相关损耗平稳减小;5) 发现在交叉点处偏振相关损耗最小, 我们从大量的实验数据得出制备50%分光单模双窗分路器的最佳熔融拉伸速度为0.25±0.05mm/s。

关键词：光纤分路器,偏振相关损耗,拉伸速度,双折射,预拉伸

参考文献

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