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多频带光学过滤器是电信网络的多任务

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双和多频带光学滤波器有助于提高光纤网络组件的复杂性,足迹,性能和成本。

夏云曾和杰森·帕兰德,铱星谱技术国际买球的网站

多频带光学滤波器长期以来用于荧光光谱,天文学和3D电影等应用中,以命名几个。将多个光谱带组合到单个滤光器中的能力可以实现系统设计的灵活性,并减少组件的数量和实现所需功能所需的成本。

由虹膜光谱技术提供。国际买球的网站


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光学滤波器始终在光纤电信系统中发挥了关键作用。它们提供了光学加法模块(OADM)和波分复用(WDM)功能所需的波长选择性,并定制损耗配置文件,以使erbium掺杂的光纤放大器(EDFA)模块中的增益平整滤波器(GFF)能够。

多频带和多功能光学滤波器的最新进展扩展了对电信组件的好处。此类过滤器不仅支持开发双和多畴滤波器,可用于与无线网络相关联的骨干WDM架构,它们还使混合GFF与激光泵阻塞耦合的增益展平功能。这些组件进步利用多频带过滤器的功率来提高性能并保存模块构建成本。

波分复用无源光网络(WDM PON)波长带。G:千兆;ng:下一代;XG:10G。由虹膜光谱技术提供。国际买球的网站


波分复用无源光网络(WDM PON)波长带。G:千兆;ng:下一代;XG:10G。由虹膜光谱技术提供。国际买球的网站

没有WDM解决这个问题?

自20世纪90年代末以来,WDM技术已经存在,当它出现并使大量的电信带宽来支持全球网络的需求。通过使用薄膜过滤器,模块和系统架构师可以在单个光纤中光学添加或丢弃单个通道。粗wDM(CWDM)(具有20-NM频带间距)之后是致密的WDM(DWDM),其提供亚室计频带间隔,以沿着光纤高速公路同时运输多信号带。

当时的薄膜滤波器包括使用X-SKIP-Y OADM跳过滤波器发送或反射单信号通道的单带WDM信道,或者有时是一组通道。

菊花链式单独的乐队或一组频段也依赖于WDM的目标,但是有几个缺点,包括每支频段使用一个过滤器件,这赋予了构建更多组件的财务成本。它还增加了模块的占地面积,以及各个频道上的插入损耗。请注意,这些损失通常是促使跳过过滤方法的原点。

2008年,Iridian与无线通信系统设计器的合作导致识别,即将两个带通滤波器组合到单个滤波器上,可以为无线基站互连模块提供有价值的益处。市场需要技术,以启用和提高4G LT国际买球的网站E无线传输系统的性能和成本。

在无源光网络中,多频道光学滤波器曲线 - 例如XGPON,NGPON,三频段和CWDM(粗波分复用)​​多频带 - 在无源光网络中。DBPF:双带通滤波器;TBPF:三带通滤波器。由虹膜光谱技术提供。国际买球的网站


在无源光网络中,多频道光学滤波器曲线 - 例如XGPON,NGPON,三频段和CWDM(粗波分复用)​​多频带 - 在无源光网络中。DBPF:双带通滤波器;TBPF:三带通滤波器。由虹膜光谱技术提供。国际买球的网站

通过采用双频滤波器设计,单个滤波器芯片可以允许在1310nm(数据上游)和1490nm(数据下游)的通信,以避免使用具有相同各个通带的两个单带通滤波器。

通过简化模块内的连接,节约空间,以及消除与采购相关的成本和实现许多单带滤波器的成本,通过简化连接,节约空间和实现许多单带滤波器的成本,彻底改变了WDM和被动光网络(PON)设计。

如今,5G无线网络的技术需求和事物的互联网承诺推动带宽的需求,使基于多频带过滤器的低成本模块比以往任何时候都更关键。

使用具有单个混合GFF的组件的传统erbium掺杂光纤放大器(EDFA)系统的示意图,采用增益换挡滤波器(GFF)和光学加压模块(OADM)的组件。由虹膜光谱技术提供。国际买球的网站


使用具有单个混合GFF的组件的传统erbium掺杂光纤放大器(EDFA)系统的示意图,采用增益换挡滤波器(GFF)和光学加压模块(OADM)的组件。由虹膜光谱技术提供。国际买球的网站

目前,多频带滤波器最常见的电信应用是4G,4G LTE和5G系统的无线站互连。These filters can also benefit CWDM systems by minimizing component count and footprint in passive optical networks (e.g., GPON, XGPON, and XGSPON) that, when employed in fiber-to-the-home networks, leverage three specific signal band channels: 1310, 1490, and 1550 nm; or data upstream, data downstream, and video downstream, respectively.

多频带应用程序乘以

全光无源EDFA模块的出现彻底改变了电信网络。该模块消除了先前需要先前所需的光到光学信号传输的需要。相反,EDFAS允许在掺铒光纤的段内放大光带(可能携带许多多路复用信号)。在980或1480nm工作的激光器会激发铒原子,然后将其在与输入信号相同的波长处发出大量光子。

EDFA产生的增益是固有的波长依赖性,并且它们的掺杂水平的微妙差异也可能导致其增益配置文件中的可变性。这些差异需要将基于薄膜的GFF引入EDFA模块,以确保所有信号达到相同的放大水平,独立于波长。

GFFs通常与薄膜光学增减模块(OADM)滤波器串联工作,该滤波器可以屏蔽980-或1480-nm信号,以避免泵浦激光和电信的C波段和l波段信号之间的干扰——C波段为1520 - 1570 nm, l波段为1570 - 1620 nm。

最近,Hybrid GFF已经建立在这种传统的薄膜多频带方法上,用于OADM,提供一个新的解决方案,它将OADM和GFF功能在一个组件中结合在一个组件 - 一个多频带,或者,或许更准确地是多功能GFF。

这些混合GFF在980或1480nm处阻塞泵激光,同时在C-和L频带中的信号光放大的增益平衡。这种方法,用于泵波长的额外阻塞滤波器的需要。虽然这是混合GFF的最常见配置,但是它们可以被设计为在900到1700nm波长区域内的任何位置传输或阻塞波长。设计自由允许这些组件满足光学模块设计者的多种需求。

与WDM多频段过滤器一样,混合动力GFF的最明显的好处是它们的成本,而且与标准GFF相当,提供了两个组件的功能。除了消除单独的WDM的成本之外,使用混合GFF还降低了系统级复杂性。

在可量化的绩效指标方面,与标准GFF相比,混合动力GFF提供了一点罚款。例如,在标准和混合GFF之间的峰值到峰值误差函数中没有妥协。

整合优势

薄膜带通滤波器,无论是设计为WDM还是GFF,必须在集成到系统或模块之前打包。包装由滤波器本身,两个准直透镜和光纤联轴器组成。如果在模块内使用两个或更多单带通滤波器,则设计人员必须计划空间以将所有基于光纤的组件彼此连接,允许组件本身和所有光纤路由的空间。

通过采用双频或三带滤波器,光学设计人员可以消除至少一个或两个光纤连接。该组件和光纤路由的降低减少了安装无线互连站的设备壁橱的整体占地面积。这一功能将变得更加重要,因为5G网络的推出呼吁更多地站,这通常占据昂贵的城市房地产。简化这些壁橱中的组件也可以降低与维护相关的成本,以及诸如冷却和功率之类的操作。

混合GFF的光谱迹线,证明了980-NM阻塞和C波段增益平整。由虹膜光谱技术提供。国际买球的网站


混合GFF的光谱迹线,证明了980-NM阻塞和C波段增益平整。由虹膜光谱技术提供。国际买球的网站

最大频带密度(即,包装成一个组件的最大滤波器数)取决于客户规范。Iridian光谱技术等供应商在1240和1650nm之间实现了多达九国际买球的网站个条带。这表明,有关多少频带可以适合的唯一实际限制是每个频段需要的陡峭。必须保持合理的通道间距,以确保死区 - 高传输和高反射区域之间的频段 - 不是太陡峭。例如,虽然20nm是可实现的带空间,但相邻通带之间的50或60nm是优选的。额外的乐队本身并未遭受性能下降。相反,多畴滤波器能够在几乎所有用例中产生扁平通带和良好的反射率隔离。尽管如此,双带滤波器是电信波长范围中最典型的配置。

在WDM和GFF应用中,多波段滤波器实现相同的设计目标:简化设计,占用空间更小,提高系统性能。所有这些优点都源于减少组件和光纤连接。

此外,使用多个单带通滤波器的成本不会与频带的数量线性缩放。成本主要是由允许在允许的死区内安装的陡度驱动。这决定了过滤器设计的厚度和复杂性。更复杂的过滤器需要更长的沉积时间并使其难以实现高收益率。具有5纳米死区的设计将比使用10纳米死区的设计更昂贵。

假设单个和双频过滤器共享类似的死区规格 - 特别是对于陡峭 - 总成本应该是可比的。尽管单带元件的能力加倍,但由于单带元件的能力加倍,因此多寓言过滤器的价格比单带对应物的价格高约20%,而且可以提高性能和适合。请注意,这是一般指导方针,会有所不同,而是根据具体的应用程序和相关规范。

电信业是一种独特的无情的技术环境。它呈现出不断不断发展的技术和商业挑战,以满足更多的数据,以满足更多数据和降低成本。

多频带光学滤波器可以提供可定制的方法,以使模块和系统设计人员和制造商能够优化其产品的价格性能余额,这特别适用于WDM和PON模块以及EDFA。多频带光学滤波器可以帮助节省空间,简化设计,以及单带滤波器的可比性或更好的性能,并且通常额外的成本。使用多频带过滤器,1 + 1> 2。

满足作者

小伦曾是Iridian光谱技术的电信光学过滤器的产品组经理,拥有超过20年的经验和专业知识,具有光纤电信应用,系统和组件。国际买球的网站

Jason Palidwar是Iridian Spectral Tec国际买球的网站hnologies的航空航天和专业产品集团经理光学。他拥有20多年的经验,支持光学过滤器,包括陆地和卫星通信等许多应用。


光子谱
3月2021年
特征 光学 光纤 过滤器 通讯

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