Технології мультиплексування для побудови термінальних оптичних мультиплексорів/демультиплексорів




Дата канвертавання24.04.2016
Памер160.77 Kb.


Дидактичний матеріал до лекції 6 дисципліни ПП ТТМ-10 сем.

ТЕХНОЛОГІЇ МУЛЬТИПЛЕКСУВАННЯ ДЛЯ ПОБУДОВИ ТЕРМІНАЛЬНИХ ОПТИЧНИХ МУЛЬТИПЛЕКСОРІВ/ДЕМУЛЬТИПЛЕКСОРІВ (OMX/ODMX)”



  1. Сравнительный анализ технологий оптического мультиплексирования

  2. Технология AWG первой ступени оптического мультиплексирования

  3. Найпростіший двохступеневий оптичний термінальний мультиплексом

  4. Оптичний термінальний мультиплексор для PTS D WDM на 32 ОТр.

OMX – оптический мультиплексор

ODMX – оптический демультиплексор

ООВ – одномодовое оптическое волокно

PTS ВМ (Photon Transport System)   фотонная транспортная система технологии волнового мультиплексирования

PLT (Photon Line Terminal) – фотонный линейный терминал

AWG (Arrayed Waveguide Gratings) – дифракционные фазовые решетки на массиве волноводов

CG (Concave Gratings) – дифракционные вогнутые решетки

Визначення 1. Технологии построения ОМХ/ODMX

Первая основана на применении интегральных оптических схем, где для мультиплексирования сигналов в них используются дифракционные фазовые решетки на массиве волноводов AWG (Arrayed Waveguide Gratings)

Вторая основана на применении интегральных оптических схем, где для мультиплексирования сигналов в них используются дифракционные вогнутые решетки CG (Concave Gratings)

Третья базируется на миниатюрной дискретной оптике, в которой в качестве коллимирующих элементов применяются трехмерные интегральные линзы, и называется трехмерное оптическое мультиплексирование 3-DO

, мкм или нм (, ГГЦ или ТГц)  длины волн (частоты) оптических колебаний

ОТр. – оптические тракты

АВХ – амплитудно-волновая характеристика ВОУ

MUX – мультиплексор

DMUX – демультиплексор

Визначення 2. Параметры OMX/ODMX

    • минимальное затухание оптических сигналов при их мультиплексировании/демультиплексировании

    • максимальное число мультиплексируемых λ, т. е. число образуемых ОТр.

    • допустимая неравномерность АЧХ совокупного тракта «MUX тракта передачи – DMUX тракта приема любого ОТр.» во всем рабочем диапазоне λ (f) и в пределах полосы частот одного ОТр.

    • минимальный допустимый уровень переходных помех между ОТр.

    • независимость проходящих оптических сигналов от поляризации

    • стоимость устройства OMX/ODMX


Табл. 1. Параметры характеризующие технологии AWG, CG и 3-DO

Техно-логия

Разнос между ОТр., нм

Максимальное чис-ло образуемых ОТр.

Вносимое затухание, дБ

Уровень переходных помех, дБ

AWG

0,1 ... 15

64

6 ... 8

от минус 5 до минус 29

CG

1,0 ... 4,0

78

10 ... 16

от минус 7 до минус 30

3-DO

0,4 ... 25

262

2 ... 6

от минус 30 до минус 55

Вывод: трехмерное оптическое мультиплексирование (3-DO) имеет преимущества перед другими технологиями и может использоваться в PTSs ВМ до уровня HDWDM включительно с разносом ОТр. не менее 0,4 нм (50 ГГц)”

НЕДОСТАТОК !!!: 3-DO не может применяться в технологии NWDM, где разнос между ОТр. составляет 0,2 нм (25 ГГц), 0,1 нм (12,5 ГГц), 0,04 нм (5 ГГц) и менее

PTSs ВМ технологий DWDM, HDWDM и NWDM – высокоскоростные (и высокоемкостне) PTSs ВМ
Табл. 2. Технологии оптических MUX/DMUX – фильтров

Технология

Достоинства

Недостатки

Тонкопленочные диэлектрические фильтры

1. Зрелая технология.

2. Высокая температурная стабильность.

3. Хорошая избирательность по длине волны.


1. Сложность производства.

2. Применяется только для фиксированной длины волны.



Планарные решетчатые волноводы

1. Малые размеры.

2. Возможно наращивание числа образуемых ОТр.

3. Интегрирование различных функций на одном чипе.


1. Сложность волоконно-оптических интерфейсов.

2. Большая инфраструктура.

3. Высокая стоимость.


Волоконные решетки Брегга

1. Зрелая технология.

2. Легко интегрируется с волоконно-оптическими устройствами.



1. Проблемы механической стабильности.

2. Высокая интенсивность обратного отражения.

3. Требует применения оптических изоляторов.


Плавко-волоконные интерферометры Маха-Цендера

1 Малые вносимые потери и низкие поляризационные потери.

2. Весьма узкополосные.

3. Легко соединяются с волокном


1. Возможность образования небольшого числа ОТр.

2. Требует каскадного соеди-нения устройств, что при-водит к увеличению размеров изделия.



Дифракционные решетки

1. Малые вносимые потери.

2. Высокая температурная стабильность.



1. Громоздкость оборудования.

2. Используется в вакууме.



3. Требует острожного обращения.

PTNs Metro/Access  PTNs ВМ для местных (городских) оптических сетей доступа

Выводы из табл.2

1) Ни одна из представленных технологий не может быть основной, базовой

2) Ни по одной из представленных технологий невозможно построить OMX/ODMX, обеспечивающий получение постоянно растущего числа ОТр. в заданном диапазоне λ с уменьшающимся разносом между ними

3) Существующие PTS DWDM, HDWDM, NWDM и др. для PTNs различных уровней (от Metro/Access до межконтинентальных), д. б. гибкими, обеспечивать получение заданных параметров, иметь низкую стоимость и высокую надежность

4) Для выполнения таких требований при построении OMX/ODMX используются две или три различные технологии ВМ, т. е. смешанный (гибридный) подход

5) Поэтому используемые OMX/ODMX является многоступенчатыми

1+2+3+…N  – групповой мультиплексный оптическмй сигнал

AWG (Arrayed Waveguide Gratings) – дифракционные фазовые решетки на массиве волноводов

Визначення 3. Технология AWG

Технология AWG (Arrayed Waveguide Gratings) основана на использовании дифракционных фазовых решеток на массиве волноводов

В качестве такой решетки, на практике, применяется ее разновидность – объемный анализатор спектра типа эшелона Майкельсона со следующими названиями

  • волноводный спектральный анализатор

  • волноводный спектральный мультиплексор/демультиплексор

спектральный мультиплексор на основе матрицы сфазированных волноводов или фазар и т. д.

Это фазовая решетка со сравнительно небольшим числом интерферирующих оптических лучей и большой постоянной разностью фаз между соседними лучами



Визначення 4. Основа OMX/ODMX

Это звездный соединитель рис. 1, а и 1 б формируемый из:

1) волновода-пластины (планарного волновода) с волноводами (волокнами) ввода/вывода оптических сигналов

2) волноводной (волоконной) матрицы или дифракционной структуры (решетки) на массиве волноводов

Указанные на рис. 1 элементы имеют следующие размеры:

  • толщина планарного волновода b = 0,5 мкм

  • высота и ширина волноводов решетки равны = 4 мкм и = 7 мкм

  • расстояние между осями (центрами) волноводов равно u = 9 мкм

SiO2 – окись кремния

SiO2/Si – волноводный слой из окиси кремния SiO2, нанесенный на кремниевую подложку Si

λ1, λ2, …, λN  – отдельные оптические сигналы



Визначення 5. Два способа реализации звездного соединителя

1) Использование волноводного слоя из окиси кремния SiO2, нанесенного на кремниевую подложку Si (обозначение – SiO2/Si)

Пример OMX / ODMX технологии AWG: рис. 2 в составе звездного соединителя и зеркального отражательного элемента

2) Построение OMX/ODMX базируется на двух звездных соединителях, которые образуют составную волноводную решетку (рис. 3)

Пример OMX / ODMX технологии AWG: рис. 3 в составе двух звездных соединителей, образующих составную волноводную решетку




InGaAsP/InP – волноводные структуры из четверного соединения InGaAsP на подложке из фосфида индия InP

Пример 1. Применение волноводных решёток AWG

Волноводные решётки AWG повсеместно применяются в PTSs WDM, объединяя 8-мь оптических сигналов с разносом 200 ГГц (1,61 нм)

Они же используются на 1-ой ступени мультиплексирования в высокоскоростных PTSВМ, объединяя 10-ть оптических сигналов с разносом 100 ГГц (0,8 нм)

В высокоскоростных PTSs ВМ дальнейшее формирование ПЧЛТ производится с применением других технологий

Вывод: Формирование ПЧЛТ в высокоскоростных PTSs ВМявляется многоступенчатым





λ1λ3, …, λ15 – восемь нечетных сигналов формируются в ОМХ1 из исходных сигналов (рис. 5, а)

λ2λ4, …, λ16 – восемь чётных сигналов формируются в ОМХ2 из исходных сигналов (рис. 5, а и 5, б)

 1546,51… 1559,38 нм – верхняя часть С-диапазона -длин волн





ОF-I 2×1 – фильтр-чередователь или оптический уплотняющий фильтр, построенный по технологии I (Interleaving)

λ1+2+3+…+16 – результирующий мультиплексный сигнал (рис. 5, в)

PTS TransXpress Infinity WL-16 – PTS DWDM компании Siemens на 16 ОТр. с разносом между ними 100 ГГц (0,8 нм)

ОПФ – оптические полосовые фильтры



Табл. 3. Характеристика ступенів перетворення ОМХ PTS D WDM на 32 ОТр.

Ступені

Пристрої/

сигнали

Шляхи перетворення

І

Вхідні сигнали

Непарні

Парні

λ1λ3, …, λ31

λ2λ4, …, λ32

Рис. 6

MUX

AWG-8

AWG-8

AWG-8

AWG-8

Груповий сигнал

λ1 + 3+  + 15

λ17 + 19 +… + 31

λ2 + 4 +  + 16

λ18 + 20 +  + 32

Рис. 7, а)

Рис. 7, б)

ІІ

Чергувателі

OF-I 2×1

OF-I 2×1

Рис. 6

Груповий сигнал

λ1 + 2 + 3+  + 16

λ17 + 18 +  + 32

Рис. 7, в)

ІІІ

Фільтри

ОПФ 1

ОПФ 2

Рис. 6

Об’еднувач

О

Груповий сигнал

λ1 + 2 + 3+  + 16 + 17 + 18 +  + 32

Рис. 7, в)





Табл. 4. Характеристика сигналов красного (Red) и голубого (Blue) поддиапазонов λ–длин волн

Группа сигналов из λ

λ1+2+3+4+…+16

λ17+18+19+20+…+32

Диапазон

Цвет

голубой (Blue)

красный (Red)

¦,  ТГц

193,9 … 195,6

191,9 … 193,6

λ, нм

1546,12 … 1532,68

1562,23 … 1548,51

Единый линейный сигнал

λ1+2+3+…+32



Табл. А. Робочі діапазони довжин хвиль ООВ за Рекомендациями ITU–T

№№

з/п

Найменування діапазонів

Позначення

діапазонів

Діапазон довжин хвиль / λ, нм

Діапазон частот, / ∆f ТГц

Номер вікна

прозорості

1

Основній

(Original)



O-діапазон

1260…1360 / 100

238…220 / 18

2 ВП

2

Розширений

(Extended)



E- діапазон

1360…1460 / 100

220…205 / 15

4 ВП

3

Короткохвильовий


(Shortwavelength)

S- діапазон

1460…1530 / 70

205…196 / 11

5 ВП

4

Стандартний

(Conventional)



C- діапазон

1530…1570 / 40

196…192 / 4

3 ВП

5

Довгохвильовий

(Longwavelength)



L- діапазон

1570…1625 / 55

192…185 / 7

6 ВП

6

Понаддовгохвильовий

(Ultra-Longwavelength)



UL- діапазон

1625…1675 / 50

185…179 / 6

7 ВП




Дидактичні матеріали до лекції 6 / ПП ТТМ –10 cем. “Технології мультиплексування для побудови OMX/ODMX


База данных защищена авторским правом ©shkola.of.by 2016
звярнуцца да адміністрацыі

    Галоўная старонка