FWDM器件中耦合检测方案(光学平台)

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FWDM 器件耦合系统解决方案 一、WDM技术及系统简介 WDM (Wavelength Division Multiplexing)波分复用技术，在指单一光纤内同步传输多个不同波长的光波的信号复用传输技术。WDM 系统在发送端，将不同规定波长的光载波进行合并，然后传入单模光纤；在接收端，将再由分波器将不同波长的光载波分开。由于不同波长的载波是相互独立的，所以可以完美解决双向传输问题。如下图1，是典型的 WDM系统功能框架图。 图1典型WDM 系统功能框架图 WDM 系统，按其中通道容量分类，可分为如下两类： -稀疏波分复用(CWDM)：波长间隔大，一般为 20nm； 密集波分复用(DWDM)：波长间隔小，小于等于 0.8nm； WDM 系统，按硬件产品的工作原理分类，可分为如下三类 滤波片式(FWDM) 熔融拉锥式(FBW) 阵列波导光栅(AWG) 针对如上基于不同原理的三种常见波分复用器，其主要性能的规格特点，如下表1所示： 表1三种常见波分复用器主要技术特点比较 器件类型 工作原理 特点 通道间隔/nm 通道数 串扰/dB 插入损耗/dB 主要特点 FWDM 干涉 插入损耗低 1~100 2~6 ≤-25 1.5~3 路数少，不能调 FBW 场互耦 分光比可变 10~100 2(单模) ≤-45~10 0.2~0.5 通常只做2×2 AWG 干涉 已集成可重复 0.4、0.8、5 4、8、16、64、128 -35 3 温度敏感 二、FWDM器件简介 FWDM 通常称为三端口波分复用器，由薄膜滤波器(TFF) 构成， TFF 由几十层不同材料、不同折射率和不同厚度的介质膜组合而成。一层为高折射率，-9一层为低折射率，从而对一定的波长范围呈通带，而对另外的波长范围呈阻带，形成所要求的滤波特性。 TFF 工作原理如下图2所示： 图2薄膜滤波器(TFF)工作原理 该类介质薄膜型波分复用器是一种结构稳定的小型化无源光器件，信号通带平坦，插入损耗低，通路间隔度好。广泛应用于掺铒光纤放大器、拉曼放大器和 WDM 光纤网络中。实用型的该类复用器的典型结构如下图3所示： 图3介质薄膜型波分复用器典型结构 三、FWDM 器件的生产过程简介 FWDM 器件的主要生产过程，由下列典型步骤构成： 贴片→双线调节→组装与对光半成品测试→封装成品测试→包装→送检→入库 不同的器件厂家，在器件制作的过程中，根据具体的工艺过程和技术特点，主要采用反射端耦合和透射端耦合两类耦合方式。 四、卓立汉光在 FWDM 器件生产流程中能提供的解决方案 整体而言， FWDM 耦系系统在产线上，具备如下主要功能： -人工上、下料 -人工/自动点胶 -自动耦合 针对不同器件生产厂商的产线特点，卓立汉光向业内用户提供种类丰富、功能完整的自动耦合及手动耦合两个系列的产线解决方案。 1..FWDM 器件产线自动耦合系统 卓立汉光提供的自动耦合系统，根据器件耦合位置的不同，又分为反射端耦合和透射端耦合两个系列。 (1)反射端耦合系统的典型结构，如下图4所示。 图4反射端自动耦合系统的典型架构 该系统的重要技术参数，如下表2所示。 表2反射端自动耦合系统的主要技术参数 关键参数 描述 自动耦合时间 <10s 自动直线滑台微步 ium 耦合重复性 <0.03dB 该系统的核心部件，是如下图5所示的精密电动滑台。根据不同的器件规格，系统所配用的电动滑台在一定产品系列中可选，但典型的技术规格，如下表3所示。 图5自动耦合系统(反射端耦合)中的核心电动滑台 表3反射端耦合系统核心电动滑台的主要技术规格 型号 LAK20-60 机械规格 行程(mm) 20 台面尺寸(mm) 60×60 传动机构 中6X1滚珠丝杠 导轨 线性滑块导轨 主体材料及表面处理 铝合金，黑色阳极氧化 自重(kg) 0.58 精度规格 分辨率(整步/半步， um) 2/1 20细分下的分辨率(um) 0.1 最大速度(mm/s)* 10 单向定位精度(um) ≤30 重复定位精度(um) ≤±2 回程间隙(um) ≤2 静态平行度(mm) ≤0.05 运动直线度(um) ≤10 运动平行度(um) ≤10 偏摆(") ≤25 俯仰(") ≤30 专用规格 微步能力(um) ≤1 (2)透射端耦合系统的典型结构，如下图6所示。 图6透射端自动耦合系统的典型架构 该系统的重要技术参数，如下表4所示。 表4透射端自动耦合系统的主要技术参数 关键参数 描述 自动耦合时间 ≤10s 自动直线滑台微步 1um 自动角度滑台微步 0.003° 耦合重复性 ≤0.03dB 该系统的核心部件，是如下图7所示的精密电动滑台。根据不同的器件规格，系统所配用的电动滑台在一定产品系列中可选，但典型的技术规格，如下表5所示。 图7自动耦合系统(透射端耦合)中的核心电动滑台 表5透射端耦合系统核心电动滑台的主要技术规格 型号 TBG45-60 TBG80-60 TBG100-80 TBG140-80 机械规格 设计中心高度(mm) 45 80 100 140 台面尺寸(mm) 60×60 80X80 角度范围() ±10 ±8 +8 +6 蜗轮蜗杆传动比 159：1 247：1 299：1 399：1 导轨(导向机构) 弧形V型滚珠导轨 蜗轮材料 耐磨锡青铜 蜗杆材料及工艺 钢质，高频淬火 主体材料 铝合金，黑色阳极氧化处理 自重(Kg) 0.9 09 12 12 联轴器(外径-孔径1-孔径2)(mm) 16-5-5 19-5-5 精度规格 整步分辨率() x0.011° x0.007° x0.006° x0.0045° 8细分下的分辨率() 0.001° x0.0009° ~0.0007° ~0.0005° 最大速度(%/s)* x22 x14 x12 x9 重复定位精度()或(um) ≤±0.005°或≤±4um ≤±0.005°或≤±7um ≤±0.005°或≤±10um ≤±0.005°或≤±13um 背隙(反冲间隙)(um) ≤7 ≤10 ≤12 ≤15 回程间隙(空转或反转定位精度)()或(um) ≤0.01或≤8um ≤0.01或<14um ≤0.01或≤17um ≤0.01或≤24um 台面厚度(mm) 35 40 旋转中心摆动精度(mm) ≤0.01以内 2.FWDM 器件产线手动耦合系统 卓立汉光在提供自动耦合系统的同时，根据部分用户的需求，也可以提供手动耦合系统，保证了 FWDM 器件产线适配耦合系统的灵活性，拓展了产品适用场景。 手动耦合方案的典型架构，如下图8所示。 图8手动耦合系统的典型架构 该系统中的核心组件，是卓立汉光ZL系列多维手动精密调节系统，提供6个维度的独立调节功能，能够充分满足产线耦合精度的要求。ZL 系列的调节维度描述如下图9所示，其主要技术规格如下表6所示。 图9ZL系列手动调节系统架构及可调维度说明 表6ZL系列手动调节系统主要技术规格 规格 X Y Z 0x 0y Oz 自重 L ZL20M6A-L AK13A-6020C-CF AK13A-6020CZ-CF AK13A-6020C-CF AKR2W-3A-L MGON50-60SL R ZL20M6A-R AK13A-6020C-CF AK13A-6020CZ-CF AK13A-6020C-CF AKR2W-3A-R MGON50-60SR 移动量 粗调：±6.5mm；精调： 0.2mm ±3° ±4° 分辨率 粗调：10um/刻度；精调：0.5mm/刻度 50.4”/刻度 46.8"/刻度 34"/刻度 光轴高度 103 3.耦合系统的附件或组件 除了上述标准的自动耦合系统和手动耦合系统之外，卓立汉光还同时提供产线现场支撑该类耦合系统的高稳定度光学平台或高平整度不锈钢台面(面包板)。这些单品，可为不同用户在完善产线硬件构成方面提供周到全面的性能提升。所述各种常用附件分别如下图10和图11所示。 图10标准尺寸的高稳定度气浮光学平台 图11不同尺寸的高平整度不锈钢台面(面包板) 上述双频阻尼隔振平台在轻负载情况下的振幅-频率关系曲线，如下图12所示。 双频阻尼隔振平台的振幅-频率谱线图(轻负载) 图12轻负载情况下的振幅-频率关系曲线 另外，针对部分希望自行组建耦合系统的用户，若其产线应用中，对耦合系统的调节频率要求不高，卓立汉光通常推荐 AK 系列专用滑台作为其自建耦合系统的核心滑台。该系列产品的外观，如下图13所示。 图13用户自建手动耦合系统的核心组件--AK系列手动滑台 综上所述，针对光通讯领域内重要的 FWDM 器件的产线制造，卓立汉光提供的标准化自动耦合系统和手动耦合系统，充分满足了业内广大用户的生产需求；同时，为优化耦合系统的性能或适应少数用户个性化订单内容，卓立汉光同时提供性能优异的稳定支撑系统和关键核心组件。尽心服务所有用户，是卓立汉光不变的追求。 针对不同器件生产厂商的产线特点，卓立汉光向业内用户提供种类丰富、功能完整的自动耦合及手动耦合两个系列的产线解决方案。