HÖNNUN AÐ FERÐU Á BÚNAÐI ÚRGREIÐSLU (AWG) FYRIR DWDM / CWDM UMSÓKN BASAÐA Á BCB POLYMER
1. INNGANGUR
Bylgjulengdardreifing (WDM) er aðferð sem getur nýtt sér hið mikla opto-rafræn bandbreidd misræmi með því að krefjast þess að búnaður hvers notanda starfi aðeins með rafrænum hraða, en margar WDM rásir frá mismunandi notendum geta verið margfaldaðar á sama trefjum .
Það eru tveir valkostir fyrir WDM neðanjarðarnet: net þétt WDM (DWDM) og gróft WDM (CWDM). Í umhverfi með mikla getu er DWDM notað. Í DWDM getur aðskilnað rásarinnar verið eins lítil og 0,8 eða 0,4 nm, fyrir allt að 80 sjónrásir með línustig allt að 10 Gbps. DWDM tækni er mjög dýr, svo forrit þess til að fá aðgang að netum er erfitt. Í staðinn sameinast CWDM sem öflug og hagkvæm lausn. Kosturinn við CWDM-tæknina liggur í litlum tilkostnaðar sjónhlutum þess. CWDM býður lausnir fyrir 850, 1.300 og 1.500 nm forrit við 10 og 40 Gbps á allt að 15 sjónrásir með 20 nm millibili. Bæði CWDM og DWDM tækni eiga sinn stað í núverandi og vaxandi grunnvirkjum netkerfa. Þegar þessi tækni er notuð ásamt viðeigandi ljóstrefjum er efnahagslegur ávinningur, sem hjálpar til við að lækka kerfiskostnað, verulegur.
Arrayed wave guide grating (AWG) er eitt af efnilegustu tækjunum fyrir multi / demultiplexer í WDM kerfinu vegna lítils innsetningartaps, mikils stöðugleika og með litlum tilkostnaði. Upprunalega bylgjustjónahryggurinn var fyrst lagður til lausn á WDM vandamálinu af Smith árið 1988 og var hann þróaður frekar á næstu árum af Takahashi [sem sagði frá fyrstu tækjunum sem starfa í langa bylgjulengdarglugganum. Dragonet.extended hugmyndina frá 1 x N demultiplexers til N x N wave lengd leið sem gegna mikilvægu hlutverki í netbylgjulengd netforritinu.
Helsti kosturinn við AWG er að kostnaður þess er ekki háð bylgjulengdafjölda eins og í rafstöðusíunni. Þess vegna hentar það stórborgarumsóknum sem krefjast hagkvæmni fyrir stórar bylgjulengdartölur. Annar kostur AWG er sveigjanleiki þess að velja rásnúmer og rásarbil og fyrir vikið er hægt að búa til ýmis konar AWG á svipaðan hátt.
Fjölliður bjóða framúrskarandi möguleika til að ná fram litlum tilkostnaði WDM íhlutum vegna þess að þeir geta verið auðveldlega framleiddir við lágan hita á ýmiss konar undirlag. Fjölliða AWG fjöl / fjölliða hefur vakið mikla athygli vegna auðveldrar framleiðslu, litlum tilkostnaði og möguleikum á að sameina við önnur tæki eins og fjölliða hitauppstreymisrofa fyrir viðbótar-margfeldis forrit.
Þar sem BenzoCylobutene (BCB4024-40) fjölliða býður upp á nokkra kosti, svo sem lítinn tvísýring, góðan varma stöðugleika og litla bylgjulengdardreifingu, hefur það verið valið sem kjarnaefni í þessu verkefni. BCB fjölliða verður aðlaðandi efni og hefur verið notað til framleiðslu á ýmsum sjónbúnaði, til dæmis, ljósrofi, fjölliða sjónbylgjuleiðbeining og fjölskiptri truflun sjónskiptingu.
Í þessari grein verður kynnt fyrirhuguð hönnun á 4 × 4 rásum hefðbundins AWG sem fær að starfa á miðlægri bylgjulengd 1,55 μm með rásarbilinu 100 GHz og 1200 GHz byggð á BCB-4024 fjölliða með brotstuðul 1.5556.
2. GRUNNSTOFNUN
Almennt þjóna AWG tæki sem margfeldi, demultiplexer, síur og add-drop tæki í sjón-WDM forritum. Mynd 1 sýnir skýringarmynd af AWG demultiplexer. Tækið samanstendur af þremur meginhlutum sem eru margfeldi inn- og úttaksbylgjuleiðbeiningar, tveir hella wav eguide stjörnutenglar (eða frjálst fjölgunarsvæði (FPR)), tengdir með dreifbylgjuleiðslubúnað með sömu lengdarmun á milli aðliggjandi ölduleiðara. Notkun meginreglunnar um AWG margfeldi / demultiplexer er lýst á eftirfarandi hátt.
Mynd 1. Uppbygging AWG demultiplexer
DWDM / CWDM merki, sem hleypt er af í einni af inntaksbylgjuleiðbeiningunum, mun vera sundurliðuð á fyrsta hella svæðinu og tengd í fyrsta bylgjuleiðsögnina með fyrsta FPR. Lengd fylkisbylgjuleiðbeininganna hefur verið hönnuð þannig að lengdarmunur á ljósleið (adjacentL) milli aðliggjandi fylkisbylgjuleiðbeininga jafngildir heiltölu (m) margfeldi af miðju bylgjulengd (c) demultiplexerans. Þar af leiðandi verður reitdreifingin við inngangsopið afrituð við útgangsopið. Þess vegna, á þessari miðju bylgjulengd, einbeitir ljósið sér í miðju myndflatarins (að því tilskildu að inngangsbylgjustýringin sé miðju í innsláttarplaninu).
Ef bylgjulengdin er stillt frá þessari miðju bylgjulengd eiga sér stað fasabreytingar í fylkingunum. Vegna stöðugs munar á lengd lengdar milli aðliggjandi bylgjuleiðbeiningar, eykst þessi fasbreyting línulega frá innri til ytri fylkis bylgjustýringum, sem veldur því að ölduhliðin hallar við útgangsopið. Þar af leiðandi er miðpunkturinn í myndplaninu færður frá miðjunni. Með því að setja bylgjuliða fyrir móttakara á réttum stöðum meðfram myndplaninu fæst staðbundinn aðskilnaður mismunandi bylgjulengdarrásanna.
3. HÖNNUN
Teikningin á 4 × 4 rásinni AWG fyrir DWDM með miðlæga bylgjulengdina 1,55 μm er sýnd á mynd 2. Staða inngangshafnar og úttakshafnar er samhverf mynduð, sem eru eins. WDM_PHASAR hönnunarverkfæri frá Optiwave® hefur verið notað til að hanna tvær tegundir af 4 rásum AWG sem starfa við miðbylgjulengdina 1,55 μm, með rásarbil 0,8 nm og 9,6 nm, fyrir DWDM og CWDM forrit, hvort um sig.
Brotvísitala BCB fjölliða kjarna við 1,55 μm er 1.5556. Klæðningin er ORMOCER sem er með brotstuðul 1,537 en undirlagið er kísill sem hefur verið mikið notað í ör-rafeindabúnaði og samþættum hringrás. ORMOCER (ORganically MOdified CERramics) er ljósfræðilegt ólífræn lífræn samfjölliður með neikvæðri mótspyrnuhegðun. Kjarnastærðin er 3 μm x 4 μm með grafinni gerð leiðsögn, eins og sýnt er á mynd 3. Hafnaskil aðlags / úttaks er hannað til að vera 250 μm með 100 μm tengingu á móti til að festa á trefja borði.
Allar hönnunarstærðir eru taldar upp í töflu 1 og töflu 2 fyrir AWG, miðlæga bylgjulengd 1,55 μm með rásarbil 100 GHz og 1200 GHz, hvort um sig. Við hönnunina er ljósbrotsvísitalan milli kjarna og klæðningar nokkuð stór (~ 1,2%), sem hefur í för með sér litla beygjuradíus og stuðlar að litlum flísastærð. Samt sem áður eykst tap tengingarinnar milli bylgjustjóra og trefja sem stafar af misvægi á milli akna. Heildarstærð tækisins fyrir AWG með 100 GHz bili er 21,5 x 10 mm2 og 17,8 x 5 mm2 fyrir AWG með 1200 GHz bil. Þessi munur er vegna þess að lengd stígsins í AWG með 100 GHz bil er meiri en AWG með 1200 GHz bil með sama stefnuhorni.
4. Niðurstöður og umræður
Uppgerð eftirlíkingar AWG með rásarbil 0,8 nm er sýnd á mynd 4. Það sýnir afköst dreifingar 4 rásar framleiðsla bylgjuliða. Útgangsrásirnar eru á bylgjulengdum 1549,04 nm (X1), 1549,872 nm (X2), 1550,704 nm (X3) og 1551,360 nm (X4) hver um sig, sem gefa til kynna að hermað rásarbil sé 0,832 nm. Þannig fylgdi bylgjulengd framleiðsla fyrir hverja rás ITU forskriftina, jafnvel hún er færð lítillega 0,032 nm sem er of lítil og hægt er að vanrækja hana. Samt sem áður er hámarks tap á innlagningu, 5,04 dB, á rás 4 og lágmarks innskotstap, 3,88 dB, er á rás 2. Krossmálið er minna en -32,77 dB.
Tafla 3 sýnir reiknaða framleiðsla breytur AWG með 0,8 nm rásarbil. Þessi gildi hafa verið reiknuð á bandvíddarstiginu -3 dB. Bandvíddarstigið er notað til viðmiðunar til að skilgreina bandbreiddina.
Fyrir AWG með rásarbil 9,6 nm er niðurstaðan eftirlíkingin sýnd á mynd 5. Fjórum bylgjulengdunum X1, X2, X3 og X4 eru 1542 nm, 1552 nm, 1562 nm og 1572 nm. Niðurstaða fyrir bil rásar er 10 nm sem er svolítið frábrugðið hönnunarinntaksfæribreytunni, sem er 9,6 nm. Á sama tíma er hámarks innsetningar tap 6,63 dB á rás 1 og lágmarks innsetningar tap 5,30 dB er á rás 3. Krossgangurinn er minni en -23 dB.
Mynd 5. Output spectral responses of 4 channel AWG with 1200 GHz channel bil
Tafla 4 sýnir reiknaða framleiðsla breytur AWG með 9,6 nm rásarbil. Þessi gildi hafa verið reiknuð á bandvíddarstiginu -3dB. Gildið fyrir rásarbil sem fæst er 10 nm sem er á bilinu CWDM forrit.. Samkvæmt niðurstöðum uppgerðanna komumst við að því að þessi AWG geta virkað sem skyldi í DWDM og CWDM kerfinu.
5. Samanburður á frammistöðu
Þróun AWG fjölliða multiplexer hefur orðið áhuga margra vísindamanna. Fyrsta fjölliðan AWG sem sýnd var með Hida o.fl. beitt afuteruðu flúoró-metakrýlati (d-PFMA) á kísill undirlag. Hins vegar starfaði AWG aðeins við 1300 nm glugga með nokkru skautunarfíkn eins lítið og 0,03 nm. Watanabe o.fl. greindu frá 16 rásum fjölliða AWG, sem starfrækt var við 1550 nm, var að veruleika með því að nota kísill kvoða bylgjustjórn. Þessi AWG margfeldi er með innsetningar tap á bilinu 9 til 13 dB, krossganga minna en –20 dB og lág skautunarháð bylgjulengdarbreyting.
Leo [19] sýndi 2 x 8 AWG fjölliða miðað við CWDM (20 nm) við miðju bylgjulengd 1520 nm með heildarstærð tækisins 23 mm x 2,5 mm. Komið hefur í ljós að inndráttartapið og krossmálin eru um það bil 7 dB og -30 dB, hvort um sig. Aftur á móti, Razali [lagði til 4 x4 AWG fjölliða með 0,8 nm (DWDM) bil sem var starfrækt á miðju bylgjulengd 1570 nm. Tækið er með inndælingartapið 3 dB og stigastigið minna en -30 dB. Stærð tækisins er 31 mm x 9 mm.
Í þessari grein eru fyrirhugaðar útfærslur 4 x 4 AWGs fjölliða sem starfrækt er á miðju bylgjulengd 1550 nm með rásarbil 0,8 nm og 9,6 nm. Það er tekið fram að innskotstap samsvarandi rásarbila er -5 dB og -6 dB, hvort um sig, og krossstigastigið eru -33 dB og -23 dB, í sömu röð. Heildarstærð tækisins er 21,5 mm x 10 mm fyrir 0,8 nm bil og 17,8 mm x 5 mm fyrir 9,6 nm bil. Óhjákvæmilega sýnir þetta að AWGs fyrir CWDM og DWDM forrit geta orðið að veruleika með því að nota BCB 4024-40 fjölliða sem leiðandi efni.
6. Ályktun
AWG byggð á BCB fjölliða fyrir notkun í DWDM / CWDM hafa verið kynnt. Sýnt hefur verið fram á að tvö hönnun af fjórum rásum AWG með stigamunstigi undir-32 dB og-23 dB starfar í 1550 nm samskiptaglugga fyrir DWDM og CWDM forrit. Það má draga þá ályktun að BCB fjölliða geti talist heppilegur frambjóðandi til þróunar AWG þar sem það sýnir góða frammistöðu fyrir DWDM og CWDM forrit.
