BCB POLYMER asosida ishlab chiqarilgan DWDM / CWDM Ilovalar uchun ARRAYED WAVEGUIDE GRATING (AWG) Dizayn
1.KIRISH
To`lqin uzunligini bo`linadigan multiplekslash (WDM) har bir oxirgi foydalanuvchi uskunalari faqat elektron tezlikda ishlashini talab qilish orqali ulkan opto-elektron tarmoqli kengligi nomutanosibligidan foydalanishi mumkin, ammo turli xil oxirgi foydalanuvchilarning bir nechta WDM kanallari bir xil tolaga ko'paytirilishi mumkin. .
WDM metro tarmoqlari uchun ikkita alternativa mavjud: zich WDM (DWDM) va qo'pol WDM (CWDM). Yuqori sig'imli muhitda DWDM ishlatiladi. DWDMda kanallarni ajratish 0,8 yoki 0,4 nm gacha bo'lishi mumkin, 80 Gbit / s gacha bo'lgan liniya tezligida 80 tagacha optik kanallar uchun. DWDM texnologiyalari juda qimmat, shuning uchun uni tarmoqlarga kirish qiyin. Buning o'rniga CWDM mustahkam va iqtisodiy echim sifatida birlashmoqda. CWDM texnologiyasining afzalligi uning arzon optik tarkibiy qismlarida. CWDM bir-biridan 20 nm masofada joylashgan 15 tagacha optik kanallarda 10 va 40 Gbit / s tezlikda 850, 1300 va 1500 nm dasturlar uchun echimlarni taklif etadi. CWDM va DWDM texnologiyalari hozirgi va rivojlanayotgan metro tarmoq infratuzilmasida o'z o'rniga ega. Ushbu texnologiyalar tegishli optik tolalar bilan birgalikda ishlatilganda, tizim xarajatlarini pasaytirishga yordam beradigan iqtisodiy foyda sezilarli bo'ladi.
Arrayli to'lqin qo'llanmasining panjarasi (AWG) WDM tizimidagi ko'p / demultiplexer uchun eng istiqbolli qurilmalardan biri bo'lib, u past kiritishni yo'qotish, yuqori barqarorlik va arzon narxga ega. Tarmoqli to'lqin qo'llanmasining panjarasi birinchi bo'lib 1988 yilda Smit tomonidan WDM muammosini hal qilish uchun taklif qilingan va keyingi yillarda Takahashi tomonidan ishlab chiqilgan [u uzun to'lqin uzunligi oynasida ishlaydigan birinchi qurilmalar haqida xabar bergan. Dragonet. 1 x N demultiplexerslardan N x N to'lqin uzunligi marshrutizatorlariga qadar kontseptsiyani qo'shdi, ular ko'p to'lqinli tarmoqlarni qo'llashda muhim rol o'ynaydi.
AWG ning asosiy afzalligi shundaki, uning narxi dielektrik filtr eritmasidagi kabi to'lqin uzunligiga bog'liq emas. Shu sababli, u to'lqin uzunligi sonini tejashni talab qiladigan poytaxt dasturlariga mos keladi. AWG ning yana bir afzalligi shundaki, uning kanal raqamini va kanal oralig'ini tanlashning moslashuvchanligi, natijada turli xil AWGlarni shunga o'xshash tarzda ishlab chiqarish mumkin.
Polimerlar arzon WDM tarkibiy qismlarini sotish uchun juda yaxshi imkoniyatlarga ega, chunki ular har xil turdagi substratlarda past haroratda osonlikcha tayyorlanishi mumkin. Polimerik AWG ko'p / demultiplexerlari uning oson ishlab chiqarilishi, arzonligi va boshqa qurilmalar bilan, masalan, qo'shiladigan tomchi multipleksor uchun polimer termo-optik kalitlari bilan integratsiyalashuvi tufayli katta e'tiborni jalb qildi.
BenzoCylobutene (BCB4024-40) polimeri past birefredensiya, yaxshi termal stabillik va past to'lqin uzunligi dispersiyasi kabi bir qator afzalliklarni taqdim etganligi sababli, ushbu loyihada asosiy material sifatida tanlangan. BCB polimer jozibador materialga aylanadi va turli xil optik asboblarni, masalan, optik kommutatsiya, polimerik optik to'lqin qo'llanmasi va multimode interferentsion optik splitter ishlab chiqarish uchun ishlatilgan.
Ushbu hujjatda, odatiy AWG 4,5 kV kanallarining dizayni taqdim etiladi, ular markaziy to'lqin uzunligi 1,55 mkm va 100 gigagertsli va 1200 Gigagertsli kanal oralig'i bilan, 1,5556 sinishi bo'lgan BCB-4024 polimeriga asoslangan.
2. ASOSIY FOYDALANISH
Odatda, AWG qurilmasi optik WDM dasturlarida multiplexers, demultiplexers, filtrlar va qo'shimcha qurilmalar sifatida xizmat qiladi. 1-rasmda AWG demultiplexerining sxematik joylashuvi ko'rsatilgan. Qurilma uchta asosiy qismdan iborat bo'lib, ular bir nechta kirish va chiqish to'lqinlarini boshqaruvchisi, ikkita plita to'lqinli eguide yulduzli ulagichlar (yoki bepul tarqalish mintaqasi (FPR)), dispersli to'lqin qo'llanma qatori bilan ulashgan to'lqin qo'llanmalari o'rtasida teng uzunlikdagi farq. AWG multiplexer / demultiplexerning ishlash printsipi quyidagicha tavsiflanadi.
1-rasm. AWG demultiplexerining tuzilishi
Kirish to'lqin qo'llanmasidan biriga yuborilgan DWDM / CWDM signali birinchi plita mintaqasida tarqalib, birinchi FPR tomonidan massiv to'lqin moslamasiga ulanadi. Massiv to'lqin qo'llanmalarining uzunligi shunday tuzilganki, ulashgan qator to'lqin qo'llanmalari orasidagi optik yo'l uzunligi farqi (ΔL) demultiplexerning markaziy to'lqin uzunligi (λc) ga teng. Natijada, kirish teshikchasidagi maydon taqsimoti chiqish teshikka chiqariladi. Shuning uchun, ushbu markaz to'lqin uzunligida, yorug'lik tasvir tekisligining markaziga yo'naltiriladi (kirish to'lqin qo'llanmasi kirish tekisligida joylashgan bo'lsa).
Agar kirish to'lqin uzunligi ushbu markaziy to'lqin uzunligidan ajratilgan bo'lsa, massiv shoxlarida o'zgarishlar yuz beradi. Qo'shni to'lqin yo'riqchilari orasidagi doimiy yo'l uzunligi farqi tufayli, bu o'zgarishlar o'zgarishi ichki tomondan tashqi qator to'lqin qo'llanmalariga chiziqli ravishda oshib boradi, bu esa chiqish teshiklarida to'lqin old tomonini egilishiga olib keladi. Shunday qilib, tasvir tekisligidagi fokus nuqtasi markazdan siljiydi. Qabul qiluvchilarni to'lqin qo'llanmalarini tasvir tekisligi bo'ylab kerakli joyga joylashtirish orqali turli xil to'lqin uzunlikdagi kanallarni fazoviy ajratish olinadi.
3. Dizayn
Markaziy to'lqin uzunligi 1,55 mkm bo'lgan DWDM uchun 4 × 4 kanalli AWG ning sxematik joylashuvi 2-rasmda keltirilgan. Kirish porti va chiqish portining joylashuvi bir-biriga o'xshash bo'lgan nosimmetrik shakllangan. Optiwave® tomonidan ishlab chiqarilgan WDM_PHASAR dizayn vositasi DWDM va CWDM dasturlari uchun kanal oralig'i 0,8 nm va 9,6 nm bo'lgan markaziy to'lqin uzunligi 1,55 mkm bo'lgan 4 turdagi AWG kanallarini loyihalashda ishlatilgan.
1,55 mkm bo'lgan BCB polimer yadrosining sinishi indeksi - 1,5556. Qoplamasi - bu 1,537 ga ega bo'lgan ORMOCER, substrat esa mikroelektronik va integral zanjirda keng qo'llanilgan kremniydir. ORMOCER (ORGANically MOdified CERramics) - salbiy qarshilik ko'rsatadigan noorganik va noorganik kopolimerlardir. Yadro kattaligi 3-rasmda ko'rsatilganidek, dafn qilingan to'lqin moslamasi bilan 3 mkm 4 mkm. Kirish / chiqish portining bo'linishi tolaga tasmaga pigmentni ulash uchun 100 mkm ulanishi bilan 250 mkm uchun mo'ljallangan.
Dizaynning barcha parametrlari AWG uchun 1-jadvalda va 2-jadvalda keltirilgan, markaziy to'lqin uzunligi 1,55 mkm, mos ravishda 100 gigagertsli va 1200 gigagertsli kanal oralig'i bilan. Dizaynda yadro va qoplama orasidagi singan indeks kontrasti juda katta (~ 1,2%), bu esa mayda bükme radiusiga olib keladi va kichik chip hajmiga hissa qo'shadi. Shu bilan birga, rejim maydonining mos kelmasligi natijasida to'lqin moslamasi va tolalar o'rtasidagi ulanish yo'qoladi. 100 gigagertsli AWG uchun qurilmaning umumiy hajmi - 21,5 x 10mm2 va 1200 GGts oralig'i bo'lgan AWG uchun 17,8 x 5 mm2. Bu farq 100 gigagertsli AWG oralig'idagi masofaning bir xil yo'nalishdagi burilish burchagi bilan 1200 gigagertsli AWG dan kattaroqligi bilan bog'liq.
4. Natija va munozara
Kanallar orasidagi masofa 0,8 nm bo'lgan AWG ni simulyatsiya qilish natijasi 4-rasmda keltirilgan. Unda 4 kanalli chiqish to'lqin moslamalarining chiqish taqsimoti ko'rsatilgan. Chiqish kanallari mos ravishda 1549.04 nm (λ1), 1549.872 nm (λ2), 1550.704 nm (λ3) va 1551.360 nm (λ4) to'lqin uzunliklarida bo'ladi, bu simulyatsiya qilingan kanal oralig'ini 0.832 nm. Shunday qilib, har bir kanal uchun chiqish to'lqin uzunligi ITU spetsifikatsiyasiga muvofiq amalga oshiriladi, hatto u ozgina siljigan bo'lsa ham, 0.032 nm, bu juda kichik va e'tiborsiz qoldirilishi mumkin. Shu bilan birga, 5.04 dB maksimal kiritish yo'qotilishi 4-kanalda va kirishning minimal yo'qotilishi 3,88 dB 2-kanalda.
3-jadvalda 0,8 nm kanal oralig'i bo'lgan AWG ning hisoblash parametrlari ko'rsatilgan. Ushbu qiymatlar tarmoqli kengligi -3 dB darajasida hisoblab chiqilgan. Tarmoqli kenglik darajasi tarmoqli kengligini aniqlash uchun ma'lumot sifatida ishlatiladi.
Kanallar orasidagi masofa 9,6 nm bo'lgan AWG uchun simulyatsiya natijasi 5-rasmda keltirilgan. To'rtta chiqish to'lqin uzunligi mos ravishda 1542 nm, 1552 nm, 1562 nm va 1572 nm ga teng. Kanal oralig'ida natija - 10 nm, bu dizayn kiritish parametridan bir oz farq qiladi, bu 9,6 nm. Shu bilan birga, 6-dan 6,66 dB maksimal kanal yo'qotish 1-kanalda va minimal yo'qotish 5,30 dB-dan 3-kanalga to'g'ri keladi.
5-rasm. 1200 gigagertsli kanal oralig'iga ega 4 ta AWG chiqish spektral javoblari
4-jadvalda 9,6 nm kanal oralig'i bo'lgan AWG ning hisoblash parametrlari ko'rsatilgan. Ushbu qiymatlar tarmoqli kengligi -3 dB darajasida hisoblab chiqilgan. Olingan kanal oralig'ining qiymati CWDM dasturlari oralig'ida joylashgan 10 nm. Simulyatsiya natijalariga ko'ra, ushbu AWG DWDM va CWDM tizimlarida to'g'ri ishlashi mumkinligini aniqladik.
5. ISHLAB CHIQARISH taqqoslash
AWG polimer multipleksorining rivojlanishi ko'plab tadqiqotchilarda qiziqish uyg'otdi. Hida va boshqalar tomonidan namoyish etilgan birinchi AWG silikon substratda flu-metakrilat (d-PFMA) ni namoyish qildi. Biroq, bu AWG faqat 1300 nm oynada ishladi, ba'zi bir polarizatsiya qaramligi 0.03 nm ga teng edi. Watanabe va boshqalar xabar berishicha, 1550 nm tezlik bilan ishlaydigan 16 kanal polimerik AWG silikon qatronlar to'lqin moslamasi yordamida amalga oshirildi. Ushbu AWG multipleksorida 9 dan 13 dB oralig'ida kirish yo'qoladi, kesishish -20 dB dan past va to'lqin uzunligi past polarizatsiya bog'liq.
Leo [19] CWDM (20 nm) ga asoslangan 2 x 8 AWG polimerini namoyish etdi, uning umumiy to'lqin uzunligi 1520 nm, asbobning umumiy hajmi 23 mm x 2,5 mm. Kiritish yo'qolishi va kesishish mos ravishda 7 dB va -30 dB atrofida ekanligi aniqlandi. Boshqa tomondan, Razali [4 x4 AWG polimerini taklif qildi va 0,8 nm (DWDM) oralig'i bilan 1570 nm to'lqin uzunligida ishladi. Qurilma 3 dB va o'zaro tutashish darajasi -30 dB dan kam bo'lgan moslama yo'qoladi. Qurilma hajmi 31 mm x 9 mm.
Ushbu hujjatda tavsiya etilgan dizaynlar 4 x 4 AWG polimerlari bo'lib, markaziy to'lqin uzunligi 1550 nm va kanal masofasi 0,8 va 9,6 nm. Tegishli kanal oralig'idagi qo'shilish yo'qotishlari mos ravishda -5 dB va -6 dB va kesishish darajasi mos ravishda -33 dB va -23 dB ni tashkil etadi. Jihozning umumiy hajmi 0,8 nm oraliq uchun 21,5 mm x 10 mm va 9,6 nm oraliq uchun 17,8 mm x 5 mm. Shubhasiz, bu CWDM va DWDM uchun AWGlarni qo'llanuvchi material sifatida BCB 4024-40 polimeridan foydalangan holda amalga oshirish mumkinligini ko'rsatadi.
6. Xulosa
DWDM / CWDM-da qo'llash uchun BCB polimeriga asoslangan AWG-lar taqdim etildi. DWDM va CWDM qo'llanilishi uchun 1550 nm aloqa oynasida ishlash uchun AWG to'rt kanali - 32 dB va 23 dB dan past bo'lgan ikkita dizayn namoyish etildi. Xulosa qilish mumkinki, BCB polimerini AWG rivojlanishiga munosib nomzod deb hisoblash mumkin, chunki u DWDM va CWDM dasturlari uchun yaxshi ko'rsatkichlarni namoyish etadi.
