WDM波分复用器件的结构组成介绍
目前已知wdm波分复用技术有很多种，如：fbt (熔融拉锥，fused biconical taper)、fbg(光纤布拉格光栅，fiber bragg grating)、tff (薄膜滤波， thin film filter)、awg (阵列波导光栅， arrayed waveguide grating)、edg (刻蚀衍射光栅，etched diffraction grating)、mzi (马赫-曾德干涉，mach-zehnder interferometers)、mrr (微环谐振器型， micro ring resonator)。其中tff和awg是最常用的两种wdm技术。本文介绍一下tff型wdm器件的结构组成。
三端口wdm器件的结构，包括一个双光纤准直器、一个单光纤准直器和一个tff滤光片。
三端口wdm器件的结构
tff介质薄膜滤波片 （膜片）, 是整个wdm器件最核心元件，成本最高。tff滤光片粘贴在双光纤准直器的准直透镜的端面上，主要功能是进行透射与反射。
tff介质薄膜滤波片 （膜片）
普通膜片尺寸如图所示，也有特殊尺寸的。有滤波面（反射面）和增透面（透射面），滤波面的主要功能是让某种颜色的光（即对应某种波长的光）通过，让其他颜色的光反射；增透面的主要功能是让光通过膜片。一般来说，颜色较深的是反射面，颜色较浅的是透射面。
tff介质薄膜滤波片 （膜片）
多层介质膜滤波片是一种多层高反射膜，膜层数目可多达几十层至上百层，交替由较高折射率和较低折射率的两种电介质材料组成，与滤波片基底和空气相邻的膜层具有较高折射率。将几十层不同的介质薄膜组合起来，组成具有特定波长选择特性的干涉滤波器，就可以实现将不同波长分离或合并的效果。
tff介质薄膜滤波片 （膜片）
从光纤端发出来的光是发散的，导致不能传远！怎么办？
从光纤端发出来的光是发散的
因此，需要用到准直器，将原本发散的光聚成一束光斑较大的平行光束，从而达到准直（平行）效果，保证相对长的传输距离。准直器是利用透镜（ c-lens或者g-lens）的汇聚原理。
准直器
什么东西能够使发散的光线平行传输，使平行传输的光线会聚？那就是透镜。透镜是对光束进行变换的关键部位，使用较多的是定折射率透镜（c-lens），也就是球面透镜（conventional lens），和自聚焦透镜（g-lens），又称梯析透镜（gradient-index，grin）。c-lens和g-lens都具有聚焦和成像功能。两个透镜的作用是不同的，第一个透镜将发散的光线平行，第二个透镜将平行的光线汇聚。
透镜
从外观上来看，c-lens的端面一端为球面，而g-lens的一端为平面，正是因为这个原因，g-lens准直器可以将某些光学器件直接粘接在该平面上，从而使得模块可以更紧凑，这是c-lens不具备的特点。在wdm器件中输入端使用g-lens其中一个原因主要是因为它的耦合面是平的，方便滤波片的粘接。
c-lens，g-lens
grin lens的准直特性中，一个很重要的参数是节距。如下图所示，如果让一束平行光线入射进grin lens，其传播轨迹是遵循周期函数的模式，grin lens的厚度刚好为一个周期时，出射光线也讲是一组平行光线。在光纤通信中，通常使用的是1/4节距的g-lens。
grin lens的节距
将c-透镜装在光纤头的前面，外面用玻璃或金属套管封装，就做成了一个c-透镜准直器。光纤准直器由尾纤与透镜精确定位而成，利用透镜（ c-lens或者g-lens）的汇聚原理使原本发散的光聚成一束光斑较大的平行光束，从而达到准直（平行）效果。一般g-透镜准直器的成本要比c-透镜准直器高，所以我们大多使用c-透镜准直器。
c-透镜准直器，g-透镜准直器
tff wdm器件中，输入端双光纤准直器一般采用g-lens透镜准直器，输出端单光纤准直器采用c-lens透镜准直器。
tff wdm器件
不管封装形式如何，基于filter的wdm器件的基本光路都是如下图所示。wdm信号包括波长λ1, λ2,…λn，从公共端输入，tff滤光片让一个波长λn透射，其他波长则被反射，因此波长λn从透射段输出，而其他波长从反射端输出。其中，一路输入的光信号被分成两路不同的光信号输出，即为分波；两路输入的光信号被合成一路混合的光信号输出，为合波。
基于filter的wdm器件的基本光路
为了将所有波长解复用，需要将n个三端口器件串联起来，组成wdm模块，如图所示，其中每个三端口器件中的tff滤光片，其透射波长不同。wdm模块可用作解复用器或者复用器，取决于信号的传输方向。
wdm模块
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tff介质薄膜滤波片 （膜片）
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tff介质薄膜滤波片 （膜片）
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透镜
从外观上来看，c-lens的端面一端为球面，而g-lens的一端为平面，正是因为这个原因，g-lens准直器可以将某些光学器件直接粘接在该平面上，从而使得模块可以更紧凑，这是c-lens不具备的特点。在wdm器件中输入端使用g-lens其中一个原因主要是因为它的耦合面是平的，方便滤波片的粘接。
c-lens，g-lens
grin lens的准直特性中，一个很重要的参数是节距。如下图所示，如果让一束平行光线入射进grin lens，其传播轨迹是遵循周期函数的模式，grin lens的厚度刚好为一个周期时，出射光线也讲是一组平行光线。在光纤通信中，通常使用的是1/4节距的g-lens。
grin lens的节距
将c-透镜装在光纤头的前面，外面用玻璃或金属套管封装，就做成了一个c-透镜准直器。光纤准直器由尾纤与透镜精确定位而成，利用透镜（ c-lens或者g-lens）的汇聚原理使原本发散的光聚成一束光斑较大的平行光束，从而达到准直（平行）效果。一般g-透镜准直器的成本要比c-透镜准直器高，所以我们大多使用c-透镜准直器。
c-透镜准直器，g-透镜准直器
tff wdm器件中，输入端双光纤准直器一般采用g-lens透镜准直器，输出端单光纤准直器采用c-lens透镜准直器。
tff wdm器件
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基于filter的wdm器件的基本光路
为了将所有波长解复用，需要将n个三端口器件串联起来，组成wdm模块，如图所示，其中每个三端口器件中的tff滤光片，其透射波长不同。wdm模块可用作解复用器或者复用器，取决于信号的传输方向。
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