Các bộ lọc quang là những thành phần chủ yếu trong hệ thống truyền dẫn WDM đối với ít nhất hai ứng dụng là ghép và tách các bước sóng, các thiết bị này được gọi là các bộ ghép kênh (multiplexer) và các bộ phân kênh (demultiplxer). Ngoài ra, bộ lọc còn làm phẳng độ lợi và lọc nhiễu trong các bộ khuếch đại quang.
Các ứng dụng khác của các bộ lọc quang được vẽ trong hình 4.10. Một bộ lọc đơn giản là một thiết bị hai cổng chọn một bước sóng và loại bỏ các bước sóng khác. Nó có thể có một cổng thứ ba thêm vào mà trên đó các bước sóng bị loại bỏ có thể thu được. Một bộ ghép kênh kết hợp các tín hiệu ở các bước sóng khác nhau trên các ngõ vào vào một ngõ ra chung, một bộ phân kênh thực hiện chức năng ngược lại. MUX và DEMUX được dùng như các thiết bị cuối WDM cũng như trong
Active Region p-type n-type Light in Light out AR coated
Hình 4.9: Sơ đồ khối một bộ khuếch đại quang bán dẫn
λ1 λ2, λ3, λ4 λ1, λ2, λ3, λ4 Wavelength filter (a) λ4 λ3 λ2 λ1 λ1, λ2, λ3, λ4 Wavelength multiplexer (b) Hình 4.10: Bộ lọc và bộ ghép kênh
DEMUX và MUX có thể được nối liên tầng để tạo ra các WXC. Trong một WXC cố định, mô hình kết nối chéo cố định lúc thiết bị được thực hiện và không thể thay đổi một cách động. Hình 4.11 chỉ một ví dụ về WXC cố định. Thiết bị gửi các tín hiệu từ một ngõ vào đến một ngõ ra dựa vào bước sóng. WXC động có thể được xây dựng bằng cách kết hợp sử dụng các bộ chuyển mạch quang với các bộ ghép và phân kênh.
Sau đây là một số đặc điểm chính của các bộ lọc quang dùng trong các hệ thống WDM:
1. Bộ lọc tốt nên có suy hao từ ngõ vào đến ngõ ra của bộ lọc thấp. 2. Suy hao nên độc lập với trạng thái phân cực của các tín hiệu ngõ vào. 3. Dải thông của một bộ lọc nên không được nhạy với những sự thay đổi nhiệt
độ xung quanh.
4. Khi có nhiều bộ lọc hơn được ghép liên tầng trong một hệ thống WDM, dải thông càng trở nên hẹp hơn. Để đảm bảo dải thông rộng vừa phải ở đầu cuối, từng bộ lọc riêng rẽ nên có dải thông rất phẳng
5. Đồng thời, các rìa của dải thông nên nhọn để giảm lượng năng lượng xuyên qua từ những kênh kế cận nhau. Năng lượng này được gọi là nhiễu xuyên âm và làm giảm chất lượng hệ thống.
Ngoài những vấn đề nêu trên, có lẽ mối quan tâm quan trọng nhất là chi phí. Các kỹ thuật đòi hỏi sự khéo léo thường đắt tiền hơn. Có hai cách làm giảm chi phí các bộ lọc quang. Cách thứ nhất là chế tạo chúng sử dụng kỹ thuật ống dẫn sóng quang tích hợp. Các ống dẫn sóng này có thể làm bằng nhiều chất nền, bao gồm silica, silicon, InGaAs, và polyme. Các thiết bị dẫn sóng có khuynh hướng phụ thuộc sự phân cực. Vì vậy cần quan tâm đến việc làm giảm PDL trong các thíêt bị này. Phương pháp thứ hai là thực hiện các thiết bị toàn bằng sợi. Các thiết bị này không phụ thuộc vào sự phân cực. Cũng dễ dàng ghép ánh sáng vào và ra các thíêt bị này từ/vào các sợi khác.
Tất cả các bộ lọc và ghép kênh ta nghiên cứu sử dụng đặc tính nhiễu (interference) giữa các sóng quang. Ngoài ra, một số các bộ lọc, ví dụ như gratings, sử dụng đặc
λ12, λ21, λ31, λ42
λ11, λ22, λ32, λ41
λ12, λ22, λ32, λ42
λ11, λ21, λ31, λ41
Demultiplexer Multiplexer
tính nhiễu xạ – ánh sáng từ một nguồn có khuynh hướng tản ra theo tất cả các hướng phụ thuộc vào bước sóng tới.