Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики

Кафедра «Линий связи и измерений в технике связи»

Курсовая работа

по дисциплине «Основы оптоинформатики»

Основы проектирования AWG

Выполнила студентка гр. ФО-91 Инкин Игорь__________________________ Вариант №_7_______________ Руководитель Галанин В.В. Курсовая работа сдана на проверку «_____»_______________2012 г. Курсовая работа защищена «_____»_______________2012 г. Оценка: ___________________________

Самара 2012

Рецензия Содержание

1. Постановка задачи……………………………………………………………….……..4

2. Введение…………………………………………………………………………….……5

3. Дифракционная решетка на массиве волноводов AWG…………………….…….7

1. Центральная длина волны канала………………………………………………..…7

2. Интервал между каналами. …………………………………………….………..…8

3. Полоса пропускания по уровню –3 дБ (и другим пороговым уровням, обычно –0,5 дБ , –20 дБ или ниже) ……………………………………………………………..…8

4. Изоляция и дальние перекрестные помехи FEXT (Far-End Crosstalk) ………..….9

5. Вносимые потери ………..…………………………………………………………10

6. Неравномерность пика мощности в спектре канала (вариации мощности в окрестности максимума полосы пропускания) …………………………….....…11

7. Однородность каналов………..……………………………………………………11

4. Оценка дисперсии для AWG…………………………………………………....……12

5. Стратегия проектирования AWG……………………………………………...……15

6. Расчет волнового поля выходного разветвителя AWG…………………………..17

7. Определение изоляции, перекрестных помех и вносимых потерь для AWG…20

8. Расчетная часть………………………………………………………………..………22

9. Заключение……………………………………………………………………..………45

10. Список литературы……………………………………………………….……...……46

Постановка задачи

Задачей данной работы является ознакомление с технологией оптического демультиплексирования с разделением по длине волны, использующей дифракционную решетку на основе массива планарных волноводов различной длины между двумя разветвителями (AWG). В рамках данной работы требуется определить основные параметры устройстваAWG, провести расчет волнового поля и типичных функциональных характеристик выходного разветвителяAWG. За основу взят стандартITU-TG.694.1.

Введение

Известно, что оптическое волокно является средой, которая позволяет передавать огромные потоки информации. В первое время для деления громадной полосы пропускания отдельного волокна на выделенные каналы связи применялось временное мультиплексирование TDM(TimeDivisionMultiplexing). Однако рост сложности оборудования для модуляции и мультиплексирования при увеличении скоростей передачи данных ограничил применения этой технологии. Дальнейшее увеличение полосы пропускания смог обеспечить альтернативный подход – волновое мультиплексированиеWDM(WavelengthDivisionMultiplexing).

Каждый лазерный передатчик в системе WDM выдает сигнал на одной из заданных частот. Все эти сигналы (каналы) необходимо мультиплексировать (объединить друг с другом) в единый составной сигнал. Устройство, которое выполняет эту функцию, называется оптическим мультиплексором MUX (или OM). Аналогичное устройство на другом конце линии связи разделяет составной сигнал на отдельные каналы и называется оптическим демультиплексором DEMUX (или OD). В отличие от систем TDM, в которых подобные операции уплотнения каналов происходят во временной области, и основное внимание уделяется точности синхронизации приемника и передатчика, в системах WDM мультиплексированию и демультиплексированию подвергаются спектральные компоненты отдельных сигналов, характеристики которых всегда известны заранее.

Оптическое мультиплексирование и демультиплексирование основано на комбинированных или расположенных последовательно друг за другом узкополосных фильтрах. В частности, для фильтрации применяют тонкопленочные фильтры, волоконные или объемные брэгговские дифракционные решетки, сварные биконические волоконные разветвители, фильтры на основе жидких кристаллов, устройства интегральной оптики (матрицы фазовых волноводных дифракционных решеток или фазары). В настоящее время наибольшее распространение получили устройства оптического мультиплексирования и демультиплексирования с частотным интервалом между отдельными каналами в 100 ГГц (~0,8 нм), наиболее распространенный в существующих системах WDM. Появляющиеся в последнее время мультиплексные устройства могут обеспечить большую плотность размещения каналов с частотным интервалом 50 ГГц и меньше. Современные оптического мультиплексоры создаются преимущественно на основе тонкопленочных фильтров и, немного реже – на матрицах волноводных дифракционных решеток и волоконных брэгговских решетках. При дальнейшем увеличении плотности размещения каналов в системах DWDM и ужесточении требований к оптическим устройствам MUX/DEMUX, по-видимому, будет меняться и спектр используемых технологий.

Хотя технологии, используемые при изготовлении демультиплексоров и мультиплексоров, схожи, изготовление демультиплексоров представляется более сложной задачей. Дело в том, что DEMUX в большей степени характеризуется параметром, который называется изоляцией, в то время как MUX – направленностью. Чем меньше значение каждого из параметров, тем выше характеристики устройства. Технологически наиболее трудно изготавливать устройства с низким значением изоляции. Таким образом, любой DEMUX обычно может работать в режиме мультиплексирования, обратное вообще говоря не верно. По мере уменьшения интервала между каналами и увеличения числа каналов изготовление демультиплексора становится технологически более сложной задачей.