波长分复用（WDM）技术通过传输不同波长的多个信号来扩展光纤容量。在WDM技术中，薄膜滤波器（TFF）和阵列波导光栅（AWG）是两种领先的方法，在成本、容量和延迟方面具有独特优势。

薄膜滤波器（TFF）技术，也称为薄膜滤波，广泛应用于WDM设备，如CWDM多路复用解多工。它利用薄膜材料的光学特性来分离或组合不同波长的信号。

这些滤光片通常由多层不同厚度的薄膜组成，具有特定的反射模式，能够反射特定波长，同时允许其他波长通过，从而实现WDM多路复用和解多路复用。与其他选择相比，TFF结构更简单，体积更紧凑，成本更低，可靠性高。

图1TFF技术

多层介质薄膜滤光片是一种具有多层高反射层的薄膜，层数从数十层到数百层不等。它们由两种具有不同折射率的介电材料组成，在层间交替分布。紧邻滤材基材和空气的层具有更高的折射率。

通过组合这些层，形成具有精确波长选择性的干涉滤波器，从而实现WDM网络中信号的有效分离或合并。

图2多层介质薄膜滤光器

薄膜滤光片（TFF）分离并引导光纤内不同波长的光。当携带多波长的光信号进入滤光片时，特定波长通过一条路径，同时沿不同路径反射其他波长。

通过组合多个TFF滤波器，可以根据需要分离或组合多个波长，从而实现WDM系统中的复用和解复用。该过程有助于高效管理光信号，支持电信和数据中心网络中的波长路由和网络流量分配。由于这种组合，传统的基于TFF的WDM模块体积相对较大。为满足空间限制，开发了紧凑型版本如CDWDM和CCWDM。

这些模块将TFF滤波器集成在玻璃基板上，与输入/输出准直器对齐，并采用自由空间级联技术。输入信号通过顺序滤波和自由空间级联结构反射，极大地将尺寸缩小到约50×30×6 mm³，同时不影响性能。

由于其光程短且直接且反射有限，TFF仅引入几纳秒的延迟。这种超低延迟使TFF模块非常适合每一纳秒都至关重要的环境，如高频交易或对延迟敏感的数据中心互连。

AWG是一种WDM技术，用于DWDM系统，用于在单一光纤中分离或合并多个波长通道。与更简单且适合更少信道的TFF不同，AWG能够高效同时处理数十个波长，并在所有信道间保持稳定的性能。这使得它在高密度、高容量的光网络中尤为有用。

AWG基于光学波导，利用石英上的平面光波电路（PLC）制造阵列波导光栅。它在WDM系统中对多个波长进行多路复用传输，并在接收端解复用。

AWG通常包含一系列并行波导，设计用于引入特定的相位偏移，实现精确的波长分离。与TFF相比，AWG提供了更高的波长隔离、更大的信道数和更宽的带宽，非常适合高速WDM系统。

如图所示，AWG结构包括输入波导、输入星耦合器（图中自由传播区FPR表示）、阵列波导、输出星耦合器和多个输出波导。

图3AWG的并行结构

信号从输入波导进入输入星耦合器，然后在自由传输后分配到阵列波导。该分布过程与波长无关，所有波长均分布到阵列波导。阵列波导为多束光束引入相位差，每束波的相位形成类似传统光栅的算术级数。

不同波长在输出星耦合器的不同位置被分散和聚焦。不同波长被不同的波导接收，从而高效实现DWDM信号的并行复用。

在AWG中，光学信号通过数十甚至数百个平行波导传播。每个波导都能产生准确的相位偏移，使不同波长的光能够聚焦在不同的输出端口。

然而，由于传播路径较长，自然会产生更多延迟，通常在数十纳秒的范围内。虽然这一延迟与光纤传输延迟（每公里微秒）相比微不足道，但仍高于传输延迟（TFF），在超低延迟环境下可能需要考虑。

在WDM技术中，薄膜滤波器（TFF）和阵列波导光栅（AWG）为不同光通信需求量身定制了独特的优势。

TFF以简洁和成本效益著称，非常适合通道较少（最多可达18波长）的应用，包括适合空间有限环境的紧凑型解决方案，如CDWDM和CCWDM。它还仅引入几纳秒的延迟，非常适合对延迟敏感的部署，如金融交易网络或短距离数据中心互连。

而AWG则在处理更高信道数方面表现出色，具有优异的波长隔离和带宽效率，在典型的DWDM系统中支持16、40个或更多信道。由于光纤路径较长，通常会带来数十纳秒的延迟，但与光纤传输相比，这一延迟可以忽略不计，且在大规模部署中其可扩展性和性能优势轻松抵消。

此外，泰丰瑞电子 CWDM和DWDM多路复用器去复用器等产品，为各种光网络需求提供了强大的选择，确保了不同WDM网络架构下的可扩展性、性能优化以及信道容量和延迟的合理平衡。