ما هو الـ AWG ؟

AWG ، أو Waveguide المشابك هي أجهزة مستوية بصرية تستخدم عادة كمضاعف/demultiplexers. تعتمد تخطيطات هذه الأجهزة في المقام الأول على مجموعة من أدلة الموجات مع كل خصائص التصوير والتشتت. على الرغم من أن AWGs يتم التعرف عليها أيضًا كأسماء مختلفة تتضمن صفيفات مرحلية (PHASARs) ، وأجهزة توجيه شبكات موجية (WRGs) ، AWG هو المصطلح الذي نستخدمه أكثر في صناعة الاتصالات السلكية واللاسلكية. تتطفل موجات ضوئية ذات أطوال موجية مختلفة خطياً مع بعضها البعض ، ولهذا السبب ، يمكن إرسال بضع قنوات بصرية بأطوال موجية مختلفة بالكاد عبر ألياف واحدة بأقل قدر من الحديث المتقاطع بين القنوات المتجاورة ، وعلى أي أساس ، لذلك يمكن استخدام AWGs لمضاعفة بضع قنوات من أطوال موجية مختلفة على ألياف واحدة على جهاز الإرسال ، بالإضافة إلى ذلك يمكن استخدامها لإعادة دفعهم مرة أخرى إلى قنواتهم ذات الأطوال الموجية المختلفة على طرف جهاز الاستقبال.

نظرًا لوظيفتها في مضاعفة أعداد كبيرة من الأطوال الموجية في ألياف واحدة ، تُستخدم الأوج عمومًا كمضاعفات بصرية و demultiplexers في نظام WDM. هناك تطبيقات مختلفة تشمل معالجة الإشارات والقياس والاستشعار. السيليكا على السيليكون وفوسفيد الإنديوم (InP) القائم في المقام الأول على أشباه الموصلات هي التكنولوجيا التي ينظر إليها في الغالب في سوق AWG. يناسب مجال الوضع بشكل جيد مع الألياف البصرية ، لهذا السبب يجعلها سلسة للزوجين مع خسائر أقل بكثير من 0.1 ديسيبل. بالإضافة إلى ذلك ، قد يكون هناك نقص انتشار منخفض تمامًا أقل بكثير من 0.05dB/cm. إنب هو الحل السائد في مجال الاتصالات.

مبدأ العمل وميزات الجهاز

يتكون AWG بشكل رئيسي من ثلاثة أجزاء ، وهي الألياف البصرية الإدخال/الإخراج ، ومنطقة الانتشار الحر (FPR) وتوجيه الموجة المقواة. تدخل الموجات الضوئية ذات الأطوال الموجية المختلفة إلى FPR من خلال الألياف المدخلة. في FPR ، لم تعد موجات الضوء تقتصر على الألياف وتصبح متباينة وتدخل شبكة أدلة الموجات. ثم يتم التقاط الضوء الموسع بواسطة الدليل الموجي الشبكي الذي يرسله نحو فتحة شبكة الإخراج. تأتي أدلة الموجات الفردية بأطوال مختلفة ، حيث تكون الأنابيب الداخلية أقصر من الأنابيب الخارجية. الفرق في أطوال الدليل الموجي المجاور هو عدد صحيح مضاعف للطول الموجي المركزي للموجة الموجية. تصل الأطوال الموجية إلى الطرف الآخر من FPR في أوقات الإزاحة قليلاً ، مع وصول الإشارات من الدليل الموجي الداخلي إلى النهاية ووصول الدليل الموجي الخارجي إلى النهاية. يتم اختيار أطوال أدلة الموجات الصفيفية بحيث يكون فرق طول المسار البصري بين أدلة الموجات المتجاورة مضاعف لطول الطول الموجي المركزي لجهاز demultiplexer. وبالتالي ، فإن أطوال الموجات من أدلة الموجات الفردية إلى فتحة إدخال مقرنة الإخراج في مراحل مختلفة. تتداخل الحزم المتعددة للضوء هيكليًا وتتقارب مع نقطة محورية واحدة عند إخراج مقرنة الإخراج.

هناك أيضًا AWGs مصممة بمدخلات متعددة وعدد متساو من المخرجات. مثل هذا AWG له سلوك دوري بحيث أن الإشارة التي تدخل المدخل 1 ستظهر مرة أخرى في الخرج 1 ، إذا تم زيادة التردد بمقدار يساوي تباعد القناة. هذا الجهاز يسمى جهاز توجيه الطول الموجي الدوري. يعمل هذا النوع من AWG كمضاعف ومفتاح طول موجي.

بناءً على تكوين التبديل بين AWG وطول الموجة ، يمكن تصنيع أجهزة مضاعفة إضافية. يمكن صنع معدد الإضافة الأساسي باستخدام اثنين من أوج 1xN مع استجابة طول موجي متطابقة. من خلال الجمع بين ديمولتيبليكسرز مع مفاتيح ، يمكن تصنيع مضاعفات إضافية قابلة للتكوين. يسمح هذا التكوين بإضافة الأطوال الموجية وطرحها عن طريق إشارة تحكم خارجية. المزيد من المضاعف/المضاعف المضاعف المضافة إلى التكوين تزيد من فقدان الإدراج من المضاعف. يمكن تحقيق مضاعفات إضافية مع خسارة إدخال أقل من خلال الجمع بين واحد (N 1) x (N 1) AWG مع جهاز توجيه طول موجي في تكوين الاسترجاع. يمكن تغذية الأطوال الموجية المتعثرة إلى مفاتيح حيث يمكن توجيهها إلى منفذ الالتفافية أو الاسترجاع إلى جهاز توجيه الطول الموجي ، والذي سيضاعفها بعد ذلك إلى الإخراج.

تقنيات AWG

تستخدم العديد من التقنيات لتطوير AWG. التقنيات الرئيسية المستخدمة هي تكنولوجيا السيليكا على السيليكون وتقنية إنديوم فوسفيد أشباه الموصلات.

السيليكا على السيليكون (SoS) AWG

تم إدخال SoS AWG إلى السوق في وقت مبكر من السوق ويحمل أكبر حصة من سوق AWG. SoS هو نوع من دائرة موجة الضوء المستوية (PLC) المصنعة على ركيزة مسطحة عن طريق وضع طبقات من الزجاج مع محتوى السيليكون العالي على رقاقة. إن تركيبة طبقات الزجاج تشبه إلى حد كبير تركيبة الألياف البصرية ، مما يسهل اقترانها بالألياف البصرية بسبب توافقها مع المجال القريب. وهذا يؤدي إلى انخفاض الربط وانخفاض التوهين الانتشار. ميزة أخرى لتصنيع SoS AWG PLC هي خصائص تبديد الحرارة الممتازة التي تجعلها مناسبة للنشر في بيئات شبكة المصنع الخارجية.

الأوج القائم على فوسفات الإنديوم (InP)

AWG القائم على InP هو AWG قائم على أشباه الموصلات يمكن دمجه مع أجهزة نشطة متعددة مثل المضخمات البصرية والمفاتيح على شريحة واحدة. يمكن تصنيع AWG القائم على InP في حزمة مدمجة بسبب تباين المؤشر الكبير لدليل الموجات القائم على InP. التوهين البصري ، وفقدان الاقتران وأداء الحديث المتبادل لـ AWG القائم على InP ليست جيدة مثل AWG القائم على السيليكا. هذا الحد هو عقبة أمام استخدام AWG القائم على InP على نطاق أوسع. إن إمكانية دمج AWG القائم على InP في دوائر غنية بالميزات مثل أجهزة الإرسال والاستقبال WDM ومضاعفات الإضافة البصرية هي ميزة كبيرة. هذا يسمح للمصنعين بتضمين وظيفة AWG على المعدات النشطة لإنشاء دوائر متكاملة ضوئية قائمة على InP (صور) لتقليل تكاليف نشر الشبكة. على سبيل المثال ، يمكن تنفيذ وظائف تعدد الإرسال بالإسقاط في جهاز الإرسال والاستقبال دون الحاجة إلى جهاز إرسال خارجي. هذا يقلل من تكاليف المكونات والتركيب ، وكذلك التوهين البصري للعديد من الموصلات.

التطبيقات

من اتصالات الاتصالات السلكية واللاسلكية المعقدة إلى مضاعفات الإضافة البسيطة للغاية ، هناك العديد من التطبيقات التي يمكن استخدام AWG فيها. في صناعة الاتصالات ، يستخدم AWG بشكل أساسي كمعدد/demultiplexer في شبكة WDM. وغالبا ما يتم نشرها في شبكات المسافات الطويلة مثل شبكات النقل الدولية والوطنية والإقليمية. تستخدم غالبية الأجزاء المنشورة في جميع أنحاء العالم مقسمات بصرية مستقلة عن الطول الموجي لتقسيم الطاقة وتقسيم الوقت للإرسال عند المنبع والمصب. وهذا يقلل من تكاليف النشر ويلغي الحاجة إلى إدارة الطول الموجي للاتصالات الفردية خلف الفاصل. مع الطلب المتزايد على عرض النطاق الترددي العالي ، بدأ استخدام AWG في شبكة الوصول مما يسمح بإرسال موجات متعددة من المكتب المركزي إلى المستخدم النهائي دون تعديل كبير لشبكة الألياف البصرية الحالية. تقنية تُنقل فيها قنوات WDM متعددة عبر نفس الشبكة البصرية من محطة خط بصري (OLT) موجودة في مبادل بصري.