GB T 28511.2-2012 平面光波导集成光路器件.第2部分:基于阵列波导光栅(AWG)技术的密集波分复用(DWDM)滤波器.pdf
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1、ICS 33.180. 10 M 33 道B中华人民共和国国家标准GB/T 2851 1. 2-2012 平面光波导集成光路器件第2部分:基于阵列波导光栅(AWG)技术的密集波分复用(DWDM)滤波器Integrated optical path devices based on planar lightwave circuit一Part 2: DWDM filter based on A WG technology 2U12-06-29发布2012-10-01实施西呼后;,勾非、pV.-恰龟也.r:._Y . 后$数码防伪中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会发布G/
2、T 28511.2-2012 目次前言.1 l 范围-2 规范性引用文件-3 术语和定义4 技术要求.5 5 试验方法.8 6 检验规则.13 7 标识、包装、运输和贮存.13 附录A(规范性附录)48通道AWG滤波器频率/波长分配计划表附录B(资料性附录)AWG滤波器电接口17附录c(资料性附录)50 GHz通道间隔平顶热不敏感型AWG滤波器光学性能参数.18附录D(资料性附录)AWG滤波器外形图G/T 2851 1.2-2012 前言GB/T 28511(平面光波导集成光路器件分为以下几个部分:一一第1部分:基于PLC的光功率分路器;一一第2部分:基于AWG技术的DWDM滤波器;本部分为G
3、B/T28511的第2部分。本部分按照GB/T1. 1一2009给出的规则起草。本部分根据DWDM系统对DWDM器件的技术要求,参考了TelcordiaGR-1221-CORE (1999) 光元源器件一般可靠性保证要求上TelcordiaGR-1209-CORE (2001) (光元源器件总规范和GB/T 20440一2006(密集波分复用器/解复用器技术条件),并结合国内器件实际情况编写制定。本部分由中华人民共和国工业和信息化部提出。本部分由中国通信标准化协会归口。本部分负责起草单位:武汉邮电科学研究院、深圳新飞通光电子技术有限公司、深圳市吴谷光电技术有限公司。本部分主要起草人:马卫东、梁
4、臣桓、宋琼辉、刘文、白炜、李春芳、徐秋霜。I 1 范围平面光波导集成光路器件第2部分:基于阵列波导光栅(AWG)技术的密集波分复用(DWDM)滤波器GB/T 28511.2一2012GB/T 28511的本部分规定了基于阵列波导光栅(AWG)技术的密集波分复用(DWDM)滤波器(以下简称AWG滤波器)的相关术语和定义、技术要求和测试方法;规定了可靠性试验的条件和要求、检验规则及标志、包装、运输和贮存要求。本部分适用于平面光波导集成光路器件中的AWG滤波器。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本
5、(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T 2828.1一2003计数抽样试验程序第1部分:按接收质量限(AQL)检索的逐批检验抽样计划CISO2859-1: 1999 , IDT) GB/T 20440-2006 密集波分复用器/解复用器技术条件SJfT 11363-2006 电子信息产品中有毒有害物质的限量要求SJfT 11364一2006电子信息产品污染控制标识要求ITU-T G. 694.1(2002) WDM应用的谱栅格DWDM频率栅格(Spectralgrids for WDM appli cations: DWDM frequency grid) Telcordia GR-120
6、9-CORE (2001) 光元源器件总规范(GenericRequirements for Passive Optical Components Telcordia GR-1221-CORE (1999) 光元源器件一般可靠性保证要求(GenericReliability Assurance Requirements for Passive Optical Components) 3 术语和定义GBfT 20440-2006中界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1 阵列波导光栅密集波分复用滤波器arrayed waveguide grating DWDM filter 阵列波导光栅密集
7、波分复用器是基于干涉原理形成的平面光波导集成密集波分复用器件,其基本结构由3部分组成z输入/输出光波导阵列、自由传播区平板波导和弯曲波导阵列。如图1所示。1 G/T 28511.2-2012 AWG滤波器示意图圄13.2 ITU-T通道带宽ITU-T passband AWG滤波器的ITU-T通道带宽(又称通带)定义为根据ITU-TG. 694. 1(2002)规定的波长通道间隔的四分之一。AWG滤波器的各项指标定义都要以通道带宽作为参考,一般取通道带宽内的最差情况。3.3 峰值波长peak wavelength AWG滤披器工作波段内的每个披长从输入端口到输出端口均有光功率损耗,其中平均光功
8、率损耗曲线上最小值对应的波长为峰值波长。考虑偏振态后,对于工作波段内任何一个波长均对应着两个损耗值,一个是各个偏振态下损耗最大值,另外一个是损耗最小值,二者的平均即为损耗平均值。对于任一工作披段而言,则对应着最大光功率损耗、最小光功率损耗和平均光功率损耗曲线。参考图2,最外一条虚曲线为最小光功率损耗曲线,最内一条虚曲线为最大光功率损挺曲线,中间的实线为平均光功率损耗曲线。AWG滤波器光功率损耗曲线示意图波长/nm图2o dB 唱回瞩目相JK幅幅2 GB/T 28511.2-2012 波长精度wavelength accuracy AWG滤波器中心波长与ITU-T标称中心波长之差。3.4 3.5
9、 插入损耗(IL)insertion loss AWG滤波器的某一通道的插入损耗定义为:在规定的工作温度范围内,考虑了偏振特性后的光功率损耗曲线(包括光功率损耗最大,最小两条曲线)上所对应ITU-T通道带宽内的最大损耗值,以dB表示。AWG滤波器插入损耗:AWG各个通道中插入损耗的最大值,以dB表示。3.6 带宽bandwidth 带宽有一0.5dB、-1dB、一3dB、一20dB带宽等,某个通道的带宽是从该通道最小光功率损耗曲线的顶点向下0.5dB, 1 dB、3dB、20dB与光功率损耗波形的交点之间的宽度,如图3所示,带宽计算时需要考虑偏振特性,取各种偏振态下的最差值。通常把一XdB带宽
10、称为XdB带宽。AWG滤波器的带宽:AWG各个通道带宽之最差情况。波长/nmO dB 国古糕事J代提AWG滤波器带宽示意图圄33. 7 相邻通道串扰(AX)adjacent channel crosstalk 串扰是AWG滤波器的一个关键性指标。相邻串扰是指某一特定通道在对应通带上输出光功率对相邻通带输出光功率的抑制比,用dB来表示。如图4所示,右相邻串扰为本通道在通带内的最大插入损耗与右边相邻子通带内的最小插入损耗之差(即图中AX+);左相邻串扰为本渭清在通带内的最大插入损耗与左边相邻通带内的最小插入损耗之差(即图中AX一)。相邻串扰为右相邻串扰和左相邻串扰中的最小值。3 GB/T 2851
11、1.2-2012 损耗波长OdB 4 +问阳、lTU-T H ITIJ-T 图4相邻串扰示意图3.8 非相邻通道串扰(NX)non-adjacent channel crosstalk 非相邻串扰是指某一特定通道的相应通带输出平均光功率对非相邻的其他通带输出平均光功率的抑制比,用dB来表示。如图5所示,非相邻串扰为本通道在通带内的最大插入损耗与所有非相邻通带内的最小插入损耗之差。OdB 波长损耗图5非相邻串扰示意图3.9 总串扰(TX) total channel crosstalk 总串扰是指某一特定通道对应通带输出平均光功率对所有其他通带输出平均光功率总和的抑制比,用dB表示。表达式为:G
12、B/T 28511.2-2012 TX =-10 19( L; P.!P) . ( 1 ) 式中zTX-一-总串扰,单位为分贝(dB); Pi一除对应的通带外,其他第t通带内的最大平均光功率,单位为毫瓦(mW);P 对应通带的平均光功率,单位为毫瓦(mW)。3. 10 设定温度set temperature 设定温度是指将AWG滤波器的中心波长调整到ITU-T波长时需要的温度,单位为。3. 11 设定温度稳定性set-temperature stability AWG滤波器的温度稳定性是指AWG滤破器温控电路控制的AWG滤披器芯片温度的稳定程度,单位为。4 技术要求4. 1 分类a) AWG滤
13、波器按其工作波长范围可分为:一一C波段AWG滤波器:工作波长1528. 968 nm1 567.133 nm; L波段AWG滤波器:工作波长1570. 416 nm1 610.489 nmo b) AWG滤波器按其光谱形状可分为:一一高斯型AWG滤波器:光谱形状为高斯型;平顶型AWG滤波器:光谱顶部形状较为平坦。c) AWG滤波器按其工作条件可分为:一一热敏感型AWG滤波器z工作时器件需保持稳定的温度;一一热不敏感型AWG滤波器z工作时器件无需保持稳定的温度。4.2 技术要求a) 100 GHz通道间隔高斯型热敏感AWG滤波器光学性能参数如表1所示。表1100 GHz通道间隔高斯型热敏感AWG
14、滤波器光学性能参数参数名称单位指标通道数32 ,40 工作波长范围nm 见附录AIUT-T通道带宽GHz 士12.5波长精度nm 士0.041 dB带宽nm 二三0.23 dB带宽nm 0.1 20 dB带宽nm 1.2 插入损耗dB 王三4.5通带平坦度dB 1 5 GB/T 28511.2-2012 表1(续)参数名称单位指标插入耗损均匀性dB 1.5 相邻通道串扰dB 二主25非相邻通道串扰dB 二主30总串扰dB 二三22偏振相关损耗dB 0.5 回波损耗dB 二?!40方向性dB 二三50偏振模色散ps o. 5 色散ps/nm -20十20工作温度 5+65 贮存温度 -40十85
15、b) 100 GHz通道间隔平顶热敏感型AWG滤波器光学性能参数如表2所示。表2100 GHz通道间隔平顶热敏感型AWG滤波器光学性能参数参数名称单位指标通道数32 ,40 44 ,48 工作波长范围nm 见附录AIUT-T通道带宽GHz 土12.5波长精度nm 士0.04士0.050.5 dB带宽nm 二?!0.2二注0.21 dB带宽nm 二主0.4二三0.43 dB带宽nm 二主0.6二主0.620 dB带宽nm 1.2 1.2 插入损耗dB 5.5 主三6通带平坦度dB 0.5 O. 5 插入损耗均匀性dB 王三11 相邻通道串扰dB 二三25二主25非相邻通道串扰dB 主主30二主3
16、0总串扰dB 二主22二三22偏振相关损耗dB 0.5 0.5 回波损耗dB 二三40二主40方向性dB 二注50二三50偏振模色散ps 主0.5O. 5 色散ps/nm 一20+20一20+20工作温度 一5+65一5十65贮存温度 -40十85-40十856 G/T 2851 1.2-2012 c) 100 GHz通道间隔平顶热不敏感型AWG滤波器光学性能参数如表3所示。表3100 GHz通道间隔平顶热不敏感型AWG滤波器光学性能参数参数名称单位指标通道数32 ,40 ,48 工作波长范围nm 见附录AIUT-T通道带宽GHz 士12.5 波长精度nm 土0.040.5 dB带宽nm 注0
17、.21 dB带宽n口1二三O.38 3 dB带宽nm O. 56 20 dB带宽nm 主二1.2插入损耗dB 6 插入耗损均匀性dB 1.2 通带平坦度dB 王三0.5相邻通道串扰dB 二主25非相邻通道串扰dB 二,33总串扰dB 二主23偏振相关损耗dB 0.5 偏振模色散ps 0.5 回波损耗dB 二抖。方向性dB 二三50色散ps/nm 20-+20 工作温度 5-十65贮存温度 -40-十85d) 热敏感型AWG滤波器温度控制性能参数如表4所示。表4热敏感型AWG滤波器温度控制性能参数参数名称单位指标设定温度 十65-十87设定温度稳定性 士0.2电源电压V 十4.75-+5.25加
18、热驱动电流A 2.5 最大功耗w 12. 5 最长稳定时间(从一5C升温到稳定的时间口1m骂王10e) 50 GHz通道间隔平顶热不敏感型AWG滤波器目前尚未成熟,正在研制之中,其光学性能参数参见附录C。7 G/T 28511.2-2012 f) AWG滤波器电接口定义和AWG滤波器外形图建议,分别见附录B和附录D。g) 中心波长按照ITU-TG. 694. 1(2002)中的DWDM栅格标称中心频率确定。5 试验方法5.1 外观检查AWG滤波器试验前,首先对AWG滤波器进行外观检查。其外形尺寸与设计尺寸应相符z外观必须平滑、无油渍、元伤痕及元裂纹,整个器件牢固,引线元松动或端口的连接器的插拔
19、须平顺。5.2 试验环境条件器件的性能试验应在下面规定的大气条件下进行:一一温度:15.C35 .C; -一一相对湿度:45%75%; 一一气压:86kPa106 kPa. 5.3 试验仪表设备5.3. 1 光源5.3. 1. 1 宽光源光源要求如下z-一波长范围:根据工作波长选择适当的波长;一二输出光功率稳定性:士O.1 dB/10 min。5.3.1.2 可调谐激光器光源可调谐激光器光源要求如下=一-波长范围:根据工作波长选择适当的波长范围;波长精度:士15pm; -一一波长重复性:i: 0. 5 pm; 一一波长稳定性:士1pm; 一一边模抑制比:二三40dB; 一一输出光功率z二三一1
20、3dBmo 5.3.2 光谱分析仪光谱分析仪要求如下:一一工作波长范围:根据工作波长选择适当的波长范围;一一波长精度:士10pm; 一一动态范围:40dB; 邦加球覆盖率:99%;一一偏振相关损耗:60dB; 一一幅度精度:2GHz。5.3.7 回波损耗测试仪回波损耗测试仪要求如下:一-工作波长:1 310 nm、1550 nm; 一一一测试范围:0dB75 dB; 一一测试精度:士1.0 dB(绝对精度)、士0.4dB(相对精度)。5.4 测试方法5.4. 1 设定温度a) 测试原理及系统框图如图6所示。宽光源AWG滤波器直流电源图6设定温度测试方框图GB/T 28511.2-2012 光谱
21、分析仪9 GB/T 28511.2-2012 b) 测试步骤如下z1) 如图6将AWG滤波器的公共输入端与宽光源输出端连接;2) 将AWG滤波器的中间输出端分别接入光谱分析仪的输入端,测得中间输出端通道中心波长。中间通道选择第(N/2)+1) 整数通道,其中N为输出端的个数;3) 通过计算中心波长和相应ITU-T波长的差值得到AWG滤波器的设定温度TCC)。计算方法如下:T= (l -2) /TP +t环珑式中zT 一一器件的设定温度单位为摄氏度CC);TP 芯片波长的温度变化系数,其典型值为0.011nm/C; 1 一-ITU-T波长,单位为纳米(nm); 2 一一AWG滤波器中心波长,单位
22、为纳米(nm); t环境一一测试的环境温度单位为摄氏度CC)。 ( 2 ) 4) 打开直流电源供电,待波长完全稳定后,测试中心波长。按照TP对设定温度进行微调,微调精度为O.1 oC。当中间通道的中心波长与ITU-T波长几乎完全重合,误差小于2 pm时的温度为AWG滤波器的设定温度。5.4.2 中心波长、波长精度、插入损耗、通带平坦度、插入损耗均匀性、偏振相关损耗、带宽、串扰的测试a) 测试原理如图7所示。图7中心波长、波长精度、插入损耗、通带内平坦度、插入损耗均匀性、偏振相关损耗、带宽、串扰的测试框图b) 测试步骤如下z1) 清洁连接器端面并按图7连接测试系统,并打开系统预热;2) 设定可调
23、谐激光器的波长扫描范围、偏振控制器的偏振态变化;3) 对系统各通道进行初始化z。接入待测AWG滤波器,稳定后,进行扫描并导出数据p5) 进行数据分析,根据相关定义得到中心波长、波长精度、插入损耗、通带内平坦度、插损均匀性、偏振相关损耗、带宽、串扰等指标。注:AWG滤波器测试分为几阶段进行,当芯片和光纤阵列搞合对准时,此时的测试可以不需要进行温控;当AWG滤波器做成模块,进行最终测试时,需要加温控。10 , GB/T 28511.2一20125.4.3 固波损耗测试回波损耗测试按GB/T20440-2006中5.4.6进行。5.4.4 方向性测试方向性测试按GB/T204402006中5.4.7
24、进行。5.4.5 偏振模色散测试偏振模色散测试按GB/T20440-2006中5.4.5进行。5.4.6 色散测试a) 测试原理框图如图8所示。网络分析仪光电转换器2圄8色散测试原理圈b) 测试方法z采用调制相移法,为业界通用测量色散的方法。如图8所示,可调谐激光器输出光经过由射频信号驱动的锯酸鲤调制器进行幅度调制,调制后的信号经过偏振控制器获得不同的偏振态,信号被分为两路,一路经过被测AWG滤波器传输后幅度和相位均发生变化,另一路幅度和相位未发生任何改变,分别经过光电转换器还原调制包络,经网络分析仪比较可得到包络的幅度和相位变化值,通过相位变化值、调制频率和波长变化值可计算出色散值。c) 测
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