Qual é o AWG?

AWG, ou Arrayed Waveguide Gratings são dispositivos planos ópticos que normalmente são usados como multiplexadores/demultiplexadores. Os layouts desses dispositivos são baseados principalmente em uma matriz de guias de onda com cada imagem e propriedades dispersivas. Embora os AWGs também sejam reconhecidos como nomes diferentes, que incluem Phased Arrays (PHASARs) e Waveguide Grating Routers (WRGs), AWG é o termo que mais usamos na indústria de telecomunicações. Ondas de luz de diferentes comprimentos de onda se intrometem linearmente entre si, por esse motivo, alguns canais ópticos com comprimentos de onda pouco diferentes podem ser transmitidos por uma única fibra com diafonia mínima entre canais adjacentes, e com base em que, Os AWGs, portanto, podem ser usados para multiplexar alguns canais de diferentes comprimentos de onda em uma única fibra no transmissor e, adicionalmente, ser usados para demultiplex-los de volta em seus canais de diferentes comprimentos de onda na extremidade do receptor...

Devido à sua função de multiplexar um grande número de comprimentos de onda diretamente em uma única fibra, os AWGs são geralmente usados como multiplexadores ópticos e demultiplexadores em um sistema WDM. Existem diferentes aplicações que incluem processamento de sinais, medição e detecção. Sílica-sobre-silício e fosfato de índio (InP), principalmente com base em semicondutores totalmente, são a tecnologia mais vista no mercado de AWG. O campo de modo combina perfeitamente com o de uma fibra óptica, por esse motivo, tornando-os suaves para acoplar com perdas muito inferiores a 0,1 dB. Além disso, pode haver adicionalmente uma falta de propagação totalmente baixa de muito menos do que 0,05dB/cm. O InP é a solução dominante no campo das telecomunicações.

Princípio de funcionamento e características do dispositivo

Um AWG consiste principalmente em três partes, a saber, fibra óptica de entrada/saída, Região de Propagação Livre (FPR) e guia de ondas de grade. Ondas de luz de diferentes comprimentos de onda entram no FPR através da fibra de entrada. No FPR, as ondas de luz não estão mais confinadas à fibra e se tornam divergentes e entram na rede de guias de onda. A luz expandida é então capturada pelo guia de onda da grade que a transmite em direção à abertura da grade de saída. Os guias de onda individuais vêm em comprimentos diferentes, com os tubos internos sendo mais curtos do que os externos. A diferença nos comprimentos do guia de ondas adjacente é um múltiplo inteiro do comprimento de onda central do DeMUX. Os comprimentos de onda chegam à outra extremidade do FPR em tempos de deslocamento ligeiramente, com os sinais do guia de onda interno chegando por último e o guia de onda externo chegando por último. Os comprimentos dos guias de onda da matriz são escolhidos de modo que a diferença de comprimento do caminho óptico entre guias de onda adjacentes seja múltipla do comprimento de onda central do demultiplexador. Portanto, os comprimentos de onda dos guias de onda dispostos individuais para a abertura de entrada do acoplador de saída estão em diferentes fases. Múltiplos feixes de luz interferem estruturalmente e convergem para um único ponto focal na saída do acoplador de saída.

Existem também AWGs projetados com várias entradas e um número igual de saídas. Tal AWG tem um comportamento cíclico de que um sinal que entra na entrada 1 reaparecerá na saída 1, se a frequência for aumentada em uma quantidade igual ao espaçamento de canal. Este dispositivo é chamado de um roteador de comprimento de onda cíclico. Este tipo AWG atua como multiplexador adicional e interruptor de comprimento de onda.

Com base na configuração do AWG e comutação de comprimento de onda, multiplexadores adicionais podem ser fabricados. O multiplexador adicional mais básico pode ser feito usando dois AWGs 1xN com resposta de comprimento de onda idêntica. Combinando demultiplexadores com interruptores, multiplexadores configuráveis adicionais podem ser fabricados. Esta configuração permite adicionar e subtrair comprimentos de onda por meio de um sinal de controle externo. Os mais multiplexadores/demultiplexadores adicionados à configuração aumentam a perda de inserção do multiplexador. Multiplexadores adicionais com menor perda de inserção podem ser realizados combinando um único (N 1) x (N 1) AWG com um roteador de comprimento de onda em uma configuração de loopback. Os comprimentos de onda demultiplexados podem ser alimentados em switches onde podem ser roteados para a porta de bypass ou loopback para o roteador de comprimento de onda, que os multiplexará para a saída.

Tecnologias AWG

Muitas tecnologias são usadas para desenvolver AWG. As duas principais tecnologias utilizadas são a tecnologia de sílica sobre silício e a tecnologia de semicondutores de fosfeto de índio.

Sílica sobre Silício (SoS) AWG

O SoS AWG foi introduzido no mercado no início dos anos 1990 e detém a maior fatia do mercado AWG. SoS é um tipo de circuito de onda de luz planar (PLC) fabricado em um substrato plano, colocando camadas de vidro com alto teor de silício em uma pastilha. A composição das camadas de vidro é muito semelhante à de uma fibra óptica, o que facilita seu acoplamento à fibra óptica devido à sua conformidade de campo de modo próximo. Isso resulta em baixo splicing e baixa atenuação de propagação. Outro benefício da fabricação de PLC da SoS AWG são suas excelentes propriedades de dissipação de calor que o tornam adequado para implantação em ambientes de rede de fábrica ao ar livre.

AWG baseado em fosfato de índio (InP)

O AWG baseado em InP é um AWG baseado em semicondutores que pode ser integrado a vários dispositivos ativos, como amplificadores ópticos e interruptores em um único chip. O AWG baseado em InP pode ser fabricado em um pacote compacto devido ao grande contraste de índice do guia de ondas baseado em InP. A atenuação óptica, a perda de acoplamento e o desempenho de diafonia do AWG baseado em InP não são tão bons quanto o AWG à base de sílica. Essa limitação é um obstáculo para o AWG baseado em InP ser mais amplamente utilizado. O potencial do AWG baseado em InP para se integrar em circuitos ricos em recursos, como transceptores WDM e multiplexadores ópticos adicionais, é uma grande vantagem. Isso permite que os fabricantes incorporem a funcionalidade AWG em equipamentos ativos para criar circuitos integrados fotônicos (PICs) baseados em InP para reduzir os custos de implantação da rede. Por exemplo, funções de multiplexação add-drop podem ser executadas no transceptor sem a necessidade de um multiplexador externo. Isso reduz os custos de componentes e instalação, bem como a atenuação óptica de muitos conectores.

Aplicações

De conexões de telecomunicações complexas a multiplexadores add-on muito simples, existem muitas aplicações onde o AWG pode ser usado. Na indústria de telecomunicações, o AWG é usado principalmente como multiplexador/demultiplexador na rede WDM. Muitas vezes, isso é implantado em redes de longa distância, como redes de transporte internacionais, nacionais e regionais. A maioria dos PONs implantados em todo o mundo usa divisores ópticos independentes de comprimento de onda para divisão de energia e multiplexação por divisão de tempo para transmissão upstream e downstream. Isso reduz os custos de implantação e elimina a necessidade de gerenciamento de comprimento de onda para conexões individuais atrás do divisor. Com a crescente demanda por maior largura de banda, o AWG está começando a ser usado na rede de acesso, permitindo a transmissão de vários comprimentos de onda do escritório central para o usuário final sem modificações significativas na rede de fibra óptica existente. WDM-PON é uma tecnologia na qual vários canais WDM são transmitidos pela mesma rede óptica a partir de um terminal de linha óptica (OLT) localizado em um trocador.