Что за AWG?

AWG, или распределенные волноводные решетки-это оптические плоские устройства, которые обычно используются в качестве мультиплексоров/демультиплексоров. Макеты этих устройств в основном основаны на массиве волноводов с каждым изображением и дисперсионными свойствами. Хотя AWG также признаются разными именами, которые включают в себя фазовые массивы (PHASAR) и маршрутизаторы Waveguide Grating Routers (WRG), AWG-это термин, который мы используем больше всего в телекоммуникационной отрасли. Световые волны разных длин волн линейно вторгаются друг в друга, по этой причине пара оптических каналов с едва разными длинами волн могут передаваться по одному волокну с минимальными перекрестными помехами между соседними каналами, и на основе которых, Поэтому AWG можно использовать для мультиплексирования нескольких каналов разных длин волн на одном волокне передатчика и, кроме того, использовать для демультиплексирования их обратно в их каналы разных длин волн на стороне приемника.

Благодаря своей функции мультиплексирования большого числа длин волн в одном волокне, AWG обычно используются в качестве оптических мультиплексоров и демультиплексоров в системе WDM. Существуют различные приложения, которые включают обработку знаков, измерения и зондирование. Кремнезем-на-кремнии и фосфид индия (InP) на основе полупроводников являются наиболее распространенной технологией на рынке AWG. Поле режимов хорошо сочетается с оптическим волокном, по этой причине делая их плавными для соединения с потерями намного менее 0,1 дБ. Кроме того, может быть дополнительно полностью низкое отсутствие распространения, намного меньше 0,05 дБ/см. InP является доминирующим решением в области телекоммуникаций.

Принцип работы и особенности устройства

AWG в основном состоит из трех частей, а именно оптического волокна ввода/вывода, области свободного распространения (FPR) и решетчатого волновода. Световые волны разных длин волн попадают в FPR через входное волокно. В FPR световые волны больше не ограничиваются волокном и становятся расходящимися и входят в сеть волноводов. Затем расширенный свет захватывается волноводом решетки, передающим его в сторону апертуры выходной решетки. Отдельные волноводы бывают разной длины, причем внутренние трубки короче, чем внешние. Разница в длинах соседнего волновода является целым числом, кратным центральной длине волны DeMUX. Длины волн прибывают на другой конец FPR с небольшим смещением, при этом сигналы от внутреннего волновода приходят последними, а внешний волновод-последними. Длины волноводов решетки выбираются таким образом, что разница в длине оптического пути между соседними волноводами кратна длине волны центра демультиплексора. Следовательно, длины волн от отдельных распределенных волноводов до входной апертуры выходного ответвителя находятся в разных фазах. Несколько лучей света структурно интерферируют и сходятся в одну фокусную точку на выходе выходного соединителя.

Существуют также AWG, разработанные с несколькими входами и равным количеством выходов. Такой AWG имеет циклическое поведение, при котором сигнал, поступающий на вход 1, снова появляется на выходе 1, если частота увеличивается на величину, равную расстоянию между каналами. Это устройство называется циклическим волновым маршрутизатором. Этот тип AWG действует как дополнительный мультиплексор и переключатель длины волны.

На основе конфигурации AWG и переключения длин волн могут быть изготовлены дополнительные мультиплексоры. Самый простой дополнительный мультиплексор может быть сделан с использованием двух 1xN AWG с идентичным диапазонным откликом. Комбинируя демультиплексоры с переключателями, можно изготовить дополнительные настраиваемые мультиплексоры. Эта конфигурация позволяет добавлять и вычитать длины волн с помощью внешнего управляющего сигнала. Чем больше мультиплексоров/демультиплексоров добавлено в конфигурацию, тем больше вносимых потерь мультиплексора. Дополнительные мультиплексоры с меньшими вносимыми потерями могут быть реализованы путем объединения одного (N 1) x (N 1) AWG с волновым маршрутизатором в конфигурации обратной связи. Демультиплексированные длины волн могут подаваться в коммутаторы, где они могут быть направлены в байпасный порт или обратно на маршрутизатор длины волны, который затем мультиплексирует их на выход.

Технологии AWG

Многие технологии используются для разработки AWG. Двумя основными используемыми технологиями являются технология кремнезема на кремнии и полупроводниковая технология фосфида индия.

Кремнезем на кремнеземе (SoS) AWG

SoS AWG была представлена на рынке в начале 1990-х годов и занимает самую большую долю рынка AWG. SoS-это тип плоской световой волновой цепи (PLC), изготовленной на плоской подложке путем размещения слоев стекла с высоким содержанием кремния на пластине. Состав стеклянных слоев очень похож на состав оптического волокна, что облегчает его соединение с оптическим волокном из-за его соответствия полю ближнего режима. Это приводит к низкому сращиванию и низкому затуханию распространения. Еще одним преимуществом производства ПЛК SoS AWG являются его превосходные свойства рассеивания тепла, которые делают его пригодным для развертывания в наружных заводских сетевых средах.

AWG (InP) на основе фосфата индия

AWG на основе InP-это полупроводниковый AWG, который может быть интегрирован с несколькими активными устройствами, такими как оптические усилители и переключатели на одном кристалле. AWG на основе InP может быть изготовлен в компактном корпусе из-за большого индексного контраста волновода на основе InP. Оптическое затухание, потери связи и характеристики перекрестных помех AWG на основе InP не так хороши, как у AWG на основе кремнезема. Такое ограничение является препятствием для более широкого использования AWG на основе InP. Потенциал AWG на основе InP для интеграции в многофункциональные схемы, такие как приемопередатчики WDM и оптические дополнительные мультиплексоры, является большим преимуществом. Это позволяет производителям встраивать функциональность AWG в активное оборудование для создания фотонных интегральных схем (PIC) на основе InP для снижения затрат на развертывание сети. Например, функции add-drop мультиплексирования могут выполняться на приемопередатчике без необходимости использования внешнего мультиплексора. Это снижает затраты на компоненты и установку, а также оптическое затухание многих разъемов.

Применения

От сложных телекоммуникационных соединений до очень простых дополнительных мультиплексоров, существует множество приложений, в которых можно использовать AWG. В телекоммуникационной отрасли AWG в основном используется в качестве мультиплексора/демультиплексора в сети WDM. Это часто используется в сетях дальнего действия, таких как международные, национальные и региональные транспортные сети. Большинство PON, развернутых во всем мире, используют независимые от длины волны оптические разветвители для разделения мощности и мультиплексирования с временным разделением для восходящей и нисходящей передачи. Это снижает затраты на развертывание и устраняет необходимость управления длиной волны для отдельных соединений за разветвителем. В связи с растущим спросом на более высокую пропускную способность, AWG начинает использоваться в сети доступа, что позволяет осуществлять многоволновую передачу данных от центрального офиса к конечному пользователю без значительных изменений в существующей волоконно-оптической сети. WDM-PON-это технология, в которой несколько каналов WDM передаются по одной оптической сети от терминала оптической линии (OLT), расположенного в обменнике.