Difraksion panjaralar.
Optikadagi eng keng tarqalgan diffraktsiya panjaralari yorug'lik nurini tushish tekisligida turli burchaklarda aks ettiradi va aks ettirilgan yorug'likning maksimal intensivligiga erishish burchagi to'lqin uzunligiga bog'liq. Diffraktsiya panjaralari yupqa plyonkali filtrlar bilan bir xil jismoniy printsipdan foydalanadi - tushayotgan va aks ettirilgan to'lqinlarning aralashuvi tufayli yorug'likni bostirish yoki kuchaytirish (2.5-rasm).
Rasm 2.5-rasm Kompozit signalni difraksion panjara orqali aks ettirish.
Tasavvur qiling-a, tushayotgan yorug'lik turli to'lqin uzunlikdagi nurlanishni o'z ichiga oladi. To'qilish burchagini shunday tanlash mumkinki, ma'lum uzunlikdagi to'lqinlar panjaraning alohida chiziqlaridan aks ettirilganda, fazada bir-biridan aniq bir to'lqin uzunligi bilan farqlanadi. Bunday holda, barcha aks ettirilgan to'lqinlar bir-birini kuchaytiradi. Bunday burchak yorug'likning ma'lum to'lqin uzunligi uchun maksimal uzatish burchagi bo'ladi.
Multiplekslash va demultiplekslash qurilmalarida yorug'lik yo'liga diffraktsiya panjaralari joylashtiriladi, shunda kompozit signaldan kerakli to'lqin uzunligidagi signal olinadi yoki qo'shiladi. Panjara asosidagi qurilmalar qimmat va ishlab chiqarish qiyin bo'lsa-da, ularni kiritish yo'qolishi deyarli kanallar soniga bog'liq emas, bu esa ushbu texnologiyani ko'p kanalli tizimlarda foydalanish uchun eng jozibador qiladi. Biroq, bu hodisa optik nurlanishning polarizatsiyasini diqqat bilan nazorat qilishni talab qiladi.
To'lqin o'tkazgichlar qatorida diffraktsiya panjarasidan foydalanadigan texnologiya.
Ulardan birinchisi (2.6-rasmga qarang) Mach-Zehnder interferometrining umumlashtirilgan printsipiga asoslanadi. AWG multipleksor bir qator planar optik to'lqin o'tkazgichlar (MPOV) bilan bog'langan ikkita ko'p portli ajratgichdan (kirish va chiqish) iborat. Har bir Li to'lqin uzatmasining uzunligi qo'shnilaridan L sobit qiymat bilan farq qiladi,
Li = Li-1 + L, Li+1 = Li + L.
Shuning uchun har bir juft to'lqin o'tkazgichni kirish va chiqish ajratgichlari bilan birgalikda Mach-Zehnder interferometri deb hisoblash mumkin. AWG umuman olganda - umumlashtirilgan Mach-Zehnder interferometri sifatida, ya'ni. turli uzunlikdagi bir xil muhitda tarqaladigan kirish signalining n ta nusxasini (kirish ajratgich yordamida) hosil qiluvchi va har xil fazali kechikishlar bilan kelgan bu signallarni chiqishda (chiqish splitter yordamida) qo'shuvchi qurilma.
AWG i1 , i2 ,…, in kirish portlari guruhidan n ta kirish signalini bitta chiqishga - i0 ga birlashtiruvchi multipleksor (n:1) yoki kirishni ajratuvchi demultipleksator (1:n) sifatida ishlatilishi mumkin. oqim 0 = i (i =1,2, ... n) alohida tashuvchilarga 01 , 02 ,…, 0n va ularni n chiqish portlari guruhiga oziqlantirish.
Bu sxema, albatta, n/2 MZI ulanishi yordamida amalga oshirilishi mumkin, ammo AWG sxemasini integratsiyalashgan optik texnologiyalardan foydalangan holda planar sxema sifatida amalga oshirish osonroq, chunki kirish va chiqish ajratgichlari va to'lqin o'tkazgich massivi bir xil silikon substratda amalga oshiriladi. To'lqin o'tkazgichlar bir xil substratda hosil bo'lgan planar optik tolalar (Ge yoki Ta bilan qo'shilgan kremniy dioksidi) shaklida amalga oshiriladi. 32-kanalli AWG'lar kichik hajmli va o'rtacha kiritish yo'qolishi bilan yaroqli modullar sifatida sotiladi (2.6-jadvalga qarang). Ularning harorat koeffitsienti ancha yuqori (0,01 nm/S), bu esa harorat stabilizatorlaridan foydalanishni talab qiladi.
To'lqin o'tkazgichlar massividagi difraksion panjaraga asoslangan WDM multiplekslash sxemasi: a) bitta ajratuvchi va aks ettiruvchi oynali multipleksor sxemasi; b) kirish va chiqish ajratgichli multipleksor sxemasi; c) Roulend doirasi bilan sxema bo'yicha kirish ajratgichining dizayni.
A WG multipleksorining ishlash printsipi. Faraz qilaylik, uning uzunligi L ga farq qiladigan m tolalar massivi bilan bog'langan nxm kirish va chiqish mxn ajratgichlari bor, ya'ni. Li+1 = Li + L. Kirish ajratgichi har qanday kirish porti i signalini tolalar qatorining m kirishiga ajratadi, u k tolasi bo'lsin. Keyinchalik chiqish ajratgichi tolalar massivining har qanday m chiqishini j chiqish portiga ulashiga ruxsat bering. Keyin yorug'lik k tolasi orqali i portdan j portgacha bo'lgan umumiy yo'l Dikj = (dik + Lk + dkj) bo'ladi. Uzunlik Lk = L1 + ( kl )L, bu erda L1 - minimal (birinchi) tolaning uzunligi. Xuddi shunday uzunlik dik = dt + (k - l)di, a bo'lsin
dkj = dj + (kl )dj,
Bu erda di va dj - ajratgichlarning kirish/chiqish portlari va tolalarning kirish/chiqishlari orasidagi minimal yo'llar. Keyin i portdan j portga istalgan k tolasi orqali o'tadigan signallarning nisbiy fazalari, ya'ni. k-1,2, ...,m, teng:
Bu erda n2 va n1 optik tolalar materialining sinishi ko'rsatkichlari (n2) va kirish va chiqish ajratgichlari (n1).
(1) dagi birinchi had doimiy, ikkinchisi - nisbiy faza ikj o'zgarishini beradi. {n1(di+ dj) + n2 L } = p Dikj yo'li bo'ylab o'tadigan to'lqinlar j, a chiqishida fazaga qo'shiladi, shuning uchun tashuvchi demodulyatsiya qilinadi. Belgilangan shart qondiriladi (lekin boshqa uchun), agar biz p ni p +1 ga almashtirsak, ya'ni. ' demodulyatsiya qilinadi va hokazo. Bu shunday deydi:
-ABX multipleksor AWG davriy, taroqsimon shaklga ega;
- WDM tizimining barcha to'lqin uzunliklari FSR ning mos keladigan erkin spektr diapazonida yotishi kerak.
Bu xususiyatlar bizga Fabry-Perot rezonatoridagi interferometrik filtrni eslatadi va ish fizikasida aytilishicha, har birining uzunligi qo'shnilaridan L bilan farq qiladigan yorug'lik o'tkazgichlari majmuasi diffraktsiya panjarasi rolini o'ynaydi, bu uning nomini to'lqin o'tkazgichlar qatoridagi difraksion panjaraga asoslangan multipleksorga aylantiradi.
Ushbu keng tarqalgan turdagi WDM multipleksorlarining ishlashini tushunish uchun filtrlash shartlarini bajarishda muhim rol o'ynaydigan multipleksor dizaynining ba'zi tafsilotlari haqida ba'zi fikrlarni aytish qiziq (chiqish signali komponentlarini fazaga qo'shish) rasmda tasvirlangan. 2.6, xususan:
- tolali massivning kirishlari (kirish ajratgichning chiqish portlari) markaziy kirish to'lqin o'tkazgichning kirish nuqtasida markazlashtirilgan R radiusli ODS to'lqin o'tkazgich massivining (panjara doirasi) aylanasida yotadi;
- boshqa kirish to'lqin o'tkazgichlarining kirishlari R diametrli doirada (RTDda uning markazi va umumiy tangensning aloqa nuqtasi o'rtasida yozilgan) yotadi; bu doira Roulend doirasi deb ataladi;
- kirish optik tolalarining tarqalish qadami va yorug'lik yo'riqnomalari qatori Roulend doirasi chizilgan nuqtalardagi teginishlar yo'nalishi bo'yicha doimiy;
- yorug'lik qo'llanmalari qatorining kirishlari egallagan ODS yoyi uzunligi R dan ancha kam bo'lishi kerak;
- yuqoridagilarni hisobga olgan holda, kirish ajratgichining har qanday kirishi va uning har qanday ikkita ketma-ket chiqish portlari orasidagi yo'lning uzunligi doimiy;
- yuqoridagilarni hisobga olgan holda, FSR diapazoni taxminan doimiy bo'lib, multipleksorning kirish-chiqish juftligini (ij) tanlashga bog'liq emas.
Multipleksorning o'lchamini yarmiga qisqartirish va komponentlarni tejash uchun siz Littrow sxemasidan foydalanib, multipleksorning sxemasini 2-rasmda kesib, uni joylashtirishingiz mumkin. 2.6, b yarmida va kesilgan tekislikda oynani joylashtirish (2.6-rasmga qarang, a). Tolalar massivining chiqishidan tashuvchi oqimlari oynada aks ettiriladi va bitta ajratgichning ichki chiqish portlari tomonidan kirish va aks ettirilgan to'lqinlar aralashadigan bir xil ajratuvchi to'lqin uzatgichga beriladi. Kirish porti splitterning markaziy kirish portida joylashgan bo'lishi kerak.
3D optik multiplekslash texnologiyasi (3DO).
3DOtexnologiya, shuningdek, tekis aks ettiruvchi difraksion panjara (1), konkav oyna (2) va tolalar majmuasi (3) bilan klassik sxemadan foydalanadi (2.7-rasmga qarang) panjaraning yivlariga qattiq qadam bilan joylashtirilgan. Ishlash sxemasi (demultiplekser rejimida) oddiy: kirish tolasidan (A) ko'paytiriladigan oqim burchak bilan konusda ajralib chiqadi (oynadan aks ettiriladi va turli to'lqin uzunlikdagi yorug'likni aks ettiruvchi difraksion panjara ustiga tushadi. turli burchaklar.Oynadan aks ettirilgan bu difraksion nurlar ma'lum nuqtalarga qaratilgan bo'lib, ularda mos keladigan tashuvchilarni tanlaydigan tolalar massivining qabul qilish portlari joylashgan bo'lishi kerak.Masalan, shunday kanallardan birini tanlash ko'rsatilgan, konus. nurlari (bir xil burchak bilan () B nuqtasiga (chiqish tolasi porti) qaratilgan).
Barcha strukturaviy elementlar shisha blokda (4) qat'iy tarzda o'rnatiladi, bu esa yuqori ishlab chiqarish aniqligiga bardosh berishga va uni saqlab turishga imkon beradi. Ushbu dizayn ham parabolik, ham sferik nometall bilan ishlatilishi mumkin, kattalashtirish koeffitsienti 1 ga teng. U afokal (ya'ni, fokus yo'q), shuning uchun tolalarga chiqadigan va kiruvchi barcha burchaklar bir xil bo'ladi. OM tolalari maxsus panjaraning yivlariga joylashtiriladi. Dizayn 1 nm qadamda 131 tagacha yoki 0,5 nm qadamda 262 tagacha kanalga ruxsat beradi.
Ushbu yechimlarning barchasida multiplekslash protsedurasi ko'rib chiqilayotgan demultiplekslash protsedurasiga teskari deb hisoblanadi. Ushbu texnologiyalar asosida amalga oshirilgan WDM multipleksorlarining parametrlari quyidagi jadvalda jamlangan.
2.1-jadval Turli xil optik multiplekslash texnologiyalarini taqqoslash.
|
