一、WDM1310/1550器件的基本结构
在1310nm和1550nm这两个光通信窗口应用光波分复用器，是实现原有光纤线路传输容量倍增的最经济、最简便、最可靠的方案。目前国内外均首选熔融拉锥耦合器方法制成的1310/1550波分复用器，以实现1310nm和1550nm两个波长的合波和分波。根据不同的应用场合，安特公司提供以下三种内部结构的波分复用器： 一级结构：
1550 a端 1310&1550 1310 b 端 图1 二级结构：
1550 a端
1310&1550 1310 b端 图2 三级结构：
1550 a端
1310&1550 1310 b端
图3
由以上各图可知，二级结构或三级结构实际上是由若干个单级结构级联而成,达到提高隔离度的目的。其主要性能指标如下表： 表1： 结 构 一级 二级 三级
最大插入损耗 典型插入损耗
隔 离 度
带 宽
0.15dB 0.07dB 20dB 1310±15nm/1550±15nm 0.3dB 0.15dB 40dB 1310±15nm/1550±15nm 0.5dB 0.25dB 50dB 1310±20nm/1550±20nm
二、LD荧光谱对WDM1310/1550器件的测试影响
2-1 对于单级结构的波分复用器，在标准的测试条件下，均可以得到正确的测试结果。标准测试条件：
1310nm LD光源和1550nm LD光源
注入功率 ≥1mw，一般选在最大输出功率的80%以上。
单级结构WDM在带宽中心波长1310nm和1550nm处测得波长隔离度一般大于24dB(包含偏振极化影响)，最好结果可达30dB(包含偏振极化影响)。
2-2 对于二级结构或三级结构，波长隔离度应分别在40dB和60dB 以上，但实际上受LD荧光谱的影响，测试结果与实际值存在较大的差异。我们知道LD光源当输出功率接近最大输出功率时，对荧光谱的抑制比一般在35dB左右，在其输出激光的相当宽的波长范围内存在着相对强度大约为-35dB的荧光。这些背景荧光对于波长特性为正弦型的滤波器或波分复用器，显然在器件定义的工作带宽之外存在干扰光，影响了带宽之内的波长隔离度测量。
现象之一：选取三支WDM1310/1550单级器件，其波长隔离度均大于25dB，将其按二级结构图型连接。由于每支WDM1310/1550器件都是无源线性器件，所以总的波长隔离度应是两级隔离度的总和，即应大于50dB。实际上在标准测试条件下对1310nm的隔离度实测为43dB，1550nm的隔离度实测为41dB，比实际值少了约10dB，这说明荧光谱对高隔离度波分复用器测量的影响十分严重。
现象之二：注入功率从LD的阀值开始逐渐增加到标准测试条件，对同一支二级结构WDM，测得其波长隔离度如下：
表2 1310nm LD光源，二级结构，共同端注入
序号
波长
a端输出
b端输出
隔离度 23.4dB 29.8dB 42.2dB
0.045μw 9.9μw 1 1310nm 0.052μw 50.0μw 2 1310nm 0.062μw 1030μw 3 1310nm 表3 1550nm LD光源，二级结构，共同端注入
序号
波长
a端输出
b端输出
隔离度 22.3dB 28.0dB 40.5dB
11.5μw 0.068μw 1 1550 50.0μw 0.079μw 2 1550 1000.0μw 0.089μw 3 1550 由以上两组数据可知：
(1) LD工作在阀值附近，荧光谱的影响比较大。受荧光谱的影响在阀值附近无法准确测量 器件的隔离度。
(2) 1550nm LD光源的荧光谱相对强度比1310nm LD光源的荧光谱相对强度大，对高隔离 度的测量影响也大。
(3) 随着输出激光的增大，荧光背景也会略有增加。
(4) 即使在标准测试条件下，受荧光背景的影响，二级结构的隔离度的测量值比实际值少了
大约10dB，三级结构隔离度的测量值比实际值少了大约20dB。
(5) 同一波长的不同光源，荧光背景的强弱会有不同，这是由激光器的质量所决定的。
三、荧光谱影响的简单分析及纠正方法
3-1 熔融拉锥耦合器方法制成的1310/1550波分复用器，其传递函数与波长有关，可写成： nπ1
Pa={[1+sin(λ−1430)]} (1)
2240 Pb=1−Pa (2) 其中n为级数。假定荧光谱是幅值相等的分布：
Ｐ(uw)
0.3
λ(nm)
1070111011501190123012701310135013901430147015101550159016301670171017501790
当级数为n=1时，通过WDM1310/1550后的输出功率如下图：
Pa(%)10.80.60.40.201070111011501190123012701310135013901430147015101550159016301670171017501790λ(nm) 10.80.60.40.20 Pb(%)λ(nm)1070111011501190123012701310135013901430147015101550159016301670171017501790 即Pa=Pb，隔离度为0，所以荧光谱提供了一个隔离度为0光背景。当激光功率注入不够大时，荧光谱将明显影响对隔离度的测量。当激光功率注入达到测量标准条件时，荧光谱背景也将影响高隔离度的测量(详细推导略去)。 3-2：纠正荧光谱对隔离度测量的影响有以下几种方法：
(1) 应用宽禁带滤波器对LD激光输出滤波，减少荧光谱的背景强度。我们曾用F-P滤波器， 获得同实际值相近的结果。但此方法的缺点是F-P滤波器不够稳定，且价格昂贵。 (2) 对激光器进行方波或正弦波调制，特别注意的是调制深度应控制在 P0(即80%·Pmax)和
5%·P0之间，如下图： P P0
5%· P0 T
利用同相检测的方法只对交流量进行探测，这样就可以避开荧光谱的影响。我们用这样 的方法作为测试的基本方法，获得与实际值相近的测量值。值得一提的是这样的测试方 法与实际的光纤通信状态相同，代表了实际通信状态的波长隔离度，因为光通信的调制 信号总是在阀值之上进行的。
(3) 一个更为简便的纠正荧光谱对隔离度测量的影响是在激光直流输出的不同功率值下扣 除阀值附近背景的方法。具体做法如下：
a、 第一步把注入激光调到5%·P0附近，测量Pa1，Pb1； b、 第二步把注入激光调到P0(即80%·Pmax)附近，测量Pa2，Pb2。
Isolation(1310)=10log
Isolation(1550)=10log
Pb2−Pb1
(3)
Pa2−Pa1
Pa2−Pa1
(4)
Pb2−Pb1
根据此方法，我们从表2作序号3行减去序号2行，得到：
序号 波长 Pb2 Pb1 Pa2 Pa1 隔离度 49.9dB 3-2 1310nm 980μw 0.01μw 同样从表3作序号3行减去序号2行，得到： 序号 波长 Pb2 Pb1 Pa2 Pa1 隔离度 49.8dB 3-2 1550nm 0.01μw 950μw 四、总结：
荧光谱限制了对高隔离度波分复用器的精确测量，为了准确测量该器件在所定义带宽范围内的隔离度，必须采用调制与相干检测的方法或直流相减的方法以消除荧光谱对测量的影响。
随着DFB光源和高功率光源的广泛采用，其荧光谱的影响相对减弱。无论如何，通信信号是在阀值之上的调制信号，用户所关心的是信号的隔离度，所以用以上的方法测到的隔离度是真正有效的。
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