WDM （Wavelength Division Multiplexing）技術是通過在光纖中傳輸多個不同波長的光信號來擴大光纖傳輸帶寬并提高網絡傳輸能力的一種技術，而TFF(薄膜濾波)和AWG（陣列波導光柵）則是兩種常用的WDM技術。

WDM波分復用技術

1. TFF技術
TFF （Thin-film filter）技術是一種常用的WDM器件技術之一，也被稱為薄膜濾波技術。它利用特殊的薄膜材料的一些光學特性來實現對不同波長的光信號進行分離或復用。薄膜濾波器通常由多個不同厚度的膜層構成，在這些膜層的分布中有一定的規律和特定的反射率，這樣可以讓特定的波長在薄膜中反射，而其他波長則透過這些膜層，實現了對信號的分離和復用。TFF技術的優點是結構簡單、體積小、成本低、可靠性高等。

TFF技術

多層介質膜濾波片是一種多層高反射膜，膜層數目可多達幾十層至上百層，交替由較高折射率和較低折射率的兩種電介質材料組成，與濾波片基底和空氣相鄰的膜層具有較高折射率。將幾十層不同的介質薄膜組合起來，組成具有特定波長選擇特性的干涉濾波器，就可以實現將不同波長分離或合并的效果。

TFF技術

TFF濾光片用于WDM器件中，下圖所示為三端口WDM器件的結構，包括一個雙光纖準直器、一個單光纖準直器和一個TFF濾光片，TFF濾光片粘貼在雙光纖準直器的準直透鏡的端面上。WDM信號包括波長λ1, λ2,…λn，從公共端輸入，TFF濾光片讓一個波長λn透射，其他波長則被反射，因此波長λn從透射段輸出，而其他波長從反射端輸出。

TFF技術

為了將所有波長解復用，需要將n個三端口器件串聯起來，組成WDM模塊，如圖所示，其中每個三端口器件中的TFF濾光片，其透射波長不同。WDM模塊可用作解復用器或者復用器，取決于信號的傳輸方向。

TFF技術

基于三端口WDM器件的WDM模塊，其尺寸相對較大（典型8信道WDM模塊的尺寸為130×90×13mm3），在一些特殊應用領域，這個尺寸不符合要求。為滿足這些要求，人們開發了緊湊型WDM模塊，如緊湊型DWDM（CDWDM）和CWDM模塊（CCWDM）。所有TFF濾光片固定在一塊玻璃基片上，然后逐個對準和固定輸入/輸出準直器。緊湊型WDM模塊的典型尺寸為50×30×6mm3，比常規WDM模塊的尺寸小得多。

緊湊型WDM

緊湊型WDM采用自由空間級聯方式，原理是用輸入透鏡將輸入光纖上的波長分別為λ1， λ2…λn的光信號聚焦到第一個濾波片上；波長為λ1的光信號通過第一個濾波片并經第一個輸出透鏡耦合到第一個輸出光纖中，分離出波長為λ1的光信號；其余光信號經第一個玻片反射到下一個玻片進行光信號分離；依此類推，直到分離出所有信號。波長信道之間的耦合通過走“之”字路線的淮直光線的形式實現。

WDM

2. AWG技術
隨著端口數增加，TFF型DWDM模塊的損耗均勻性劣化。同時，在最后端口產生的最大損耗是制約端口數量的另一個因素。因此，基于TFF技術的DWDM模塊，其信道數通常不超過16。然而，一個典型的DWDM系統，通常在單根光纖中傳輸40或者48個波長，因此需要更大端口數的復用/解復用器。串聯結構的WDM模塊會在后面端口累積太多功率損耗，因此需要采用并行結構，一次性對數十個波長進行復用/解復用操作。陣列波導光柵AWG就是這樣一種光器件。

AWG （Arrayed Waveguide Grating）技術也是一種常用的WDM器件技術，它是在光波導的基礎上通過光纖上的平面波前分束器，是利用PLC技術在芯片襯底上制作的陣列波導光柵，將不同波長的光信號進行復用和分離的技術。AWG通常由一排平行的波導構成，在光波導的分布上有特定的規律和晶格，每個通道的波長都會被某個特定的波導引導出去，這樣就可以實現對信號的復用和分離。相比TFF技術，AWG技術的波長隔離度、通道數量和帶寬都更高，可以用于更高速率的光通信系統。

典型的AWG結構如圖所示，它包括一個輸入波導、一個輸入星形耦合器（圖中自由傳輸區域FPR）、一組陣列波導、一個輸出星形耦合器和數十根輸出波導。

AWG技術

信號從輸入波導進入輸入星形耦合器，經自由傳輸之后，被分配到陣列波導之中。這個分配過程是波長無關的，所有波長被無差別的分配到陣列波導之中。陣列波導對多光束產生相位差，各光束的相位成等差級數，這與傳統光柵中的情況類似。不同波長被色散展開，并聚焦在輸出星形耦合器中的不同位置。不同波長被不同的波導接收，從而實現對DWDM信號的并行解復用。

AWG技術

這兩種WDM技術都在當今光通信系統中得到了廣泛的應用，一般認為，AWG在長距離、高信道容量DWDM應用中性價比更高，而TFF在低信道容量的CWDM城域應用中更為理想。TFF通常由多個不同厚度的膜層構成，最核心的和最貴的也就是薄膜，如需要得到大通道的器件，則需要增加薄膜數量，因此TFF的價格就隨著信道數量的增加而增加。采用AWG，可以同時得到40個信道，但有個缺點是你不能只選擇其中的一個或者兩個信道，這意味著10信道的上下路和40信道的上下路的成本是一樣的。因此說，在信道數較多的場合AWG比TFF更經濟。 很多資料都將16個信道看作兩種技術的轉換點，低于16信道的應用適合采用TFF技術，而高于16信道的應用適合采用AWG技術。