复旦大学：《光子学器件与工艺 Photonics Devices and Technology》教学案例_WDM thin film filter

光子学无源器件简介 主讲:张荣君 电话:65643559 E-mail:rjzhang@fudan.edu.cn 复旦大学信息学院 光科学与工程糸

光子学无源器件简介 复旦大学信息学院 光科学与工程系 主 讲：张荣君 电 话：6564 3559 E-mail ：rjzhang@fudan.edu.cn

器件案例 密集波分复用系统中的薄膜型滤波片 (WDM thin film filter)

2 器件案例： 密集波分复用系统中的薄膜型滤波片 （WDM thin film filter）

提纲 1、应用背景 ·2、主要技术指标 3、设计理论 4、材料与结构选择 5、镀膜设备 ·6、工艺环境 7、测试结果 8、工艺总结

3 提 纲 • 1、应用背景 • 2、主要技术指标 • 3、设计理论 • 4、材料与结构选择 • 5、镀膜设备 • 6、工艺环境 • 7、测试结果 • 8、工艺总结

1、应用背景 光波分复用器是对光波波长进行分离与合成的光 无源器件。在高速光通信系统、接入网、全光网 等领域中,有着广泛的应用。 光波分复用器一般有四种: (1)光栅型:传统光栅、光纤光栅、波导阵列光栅(AWG (2)王涉元件:带通滤波(一般、窄带)、截止滤波 (3)波导型:光耦合器 (4)全光纤型:熔融拉锥方法

4 1、应用背景 光波分复用器是对光波波长进行分离与合成的光 无源器件。在高速光通信系统、接入网、全光网 等领域中，有着广泛的应用。 光波分复用器一般有四种： （1）光栅型：传统光栅、光纤光栅、波导阵列光栅(AWG) （2）干涉元件：带通滤波(一般、窄带)、截止滤波 （3）波导型：光耦合器 （4）全光纤型：熔融拉锥方法

wavelength-division-multiplex (WDM)

5 wavelength-division-multiplex (WDM)

Schematic diagram of demultiplex using TFF SMF Lens Lens Channel 1 (Single Mode Len Channel 2 Lens Channel 5 Channel 4 Channel 7 Channel 6 Channel 9 Channel 8 Lens Channel 11 Lens Channel 13 Channel 12 Channel 15 Channel 14 Channel 16

6 Schematic diagram of demultiplex using TFF

2、主要技术指标 插入损耗、回波损耗、重复性、工作温度、存储温度等 复用中心波长:如1310/1550nm(980/1550nm)等。 信道通带宽度:指允许的中心波长范围的变化; 隔离度:指器件某输出端口的光进入非指定输出端口光 能量的大小 偏振相关损耗:光信号以不同的偏振态输入时,对应的 输出端口插入损耗最大变化量。 温度稳定性:指器件插入损耗随温度的变化,dB/C. 温度波长漂移:指器件工作波长随温度变化所引起的波 长移动,nm/OC。 最大光功率:指器件允许通过的最大光功率值,mW

7 2、主要技术指标 插入损耗、回波损耗、重复性、工作温度、存储温度等 复用中心波长：如1310/1550nm(980/1550nm)等。 信道通带宽度：指允许的中心波长范围的变化； 隔离度：指器件某输出端口的光进入非指定输出端口光 能量的大小。 偏振相关损耗：光信号以不同的偏振态输入时，对应的 输出端口插入损耗最大变化量。 温度稳定性：指器件插入损耗随温度的变化，dB/0C. 温度波长漂移：指器件工作波长随温度变化所引起的波 长移动， nm/0C。 最大光功率：指器件允许通过的最大光功率值，mW

The optical communication components research and produce 对不同的应用领域,对WDM器件有不同的要求 和不同的制造方法,主要有光栅、干涉滤光膜以及 波导等 For example Design and produce of thin film filter (tff)used in optical communication WDM system

8 对不同的应用领域，对WDM器件有不同的要求 和不同的制造方法，主要有光栅、干涉滤光膜以及 波导等。 For example: Design and produce of thin film filter (TFF) used in optical communication WDM system The optical communication components research and produce

Some important characters of the filter Peak transmittance Passband Insertion loss Ripple 0.5dB 549.015492154941461548155001550.21550415506150 wavelength [nm] 2 Channel spacing 200GHZ 100GHz Center Wavelengthλd -0. 5 dBBandwidth>0.8nm>0.4nm Center Wavelength 2c =(12-21 )/2 Insertion loss Peak transmittance -0.5 dB Bandwidth= Peak Transmittance -0.5 dB

-0.5 dB λ1 λ2 Center Wavelength λ c Insertion loss Peak Transmittance Center Wavelength λ c = ( λ2 λ1 - ) /2 Insertion loss = Peak Transmittance -0.5 dB Bandwidth = Peak Transmittance - 0.5 dB -0.5 dBBandwidth Channel spacing 200GHz 100GHz > 0.8nm > 0.4nm Some important characters of the filter Passband Ripple

3、设计理论: Fabry-Perot (FP) Filter: concatenated F-P interferometer Spacer Mirror Multilayer thin film Fabry-Perot filter, three cavities

10 3、设计理论： Fabry-Perot (FP) Filter: concatenated F-P interferometer • Spacer Mirror Multilayer thin film Fabry-Perot filter, three cavities