Глава_5

51

kn

отр

где 1- V-2 - определяет долю оптической мощности внутри сердцевины ОВ,

V- нормированная частота ОВ.

R=0,58 при kL =1, 0,93 при kL = 2 и 0.98 при kL = 3

Полная полоса пропускания определяется как

На рис.5.22 представлена простая схема демультиплексирования при использовании ВО решетки Брэгга. Для вывода излучения с требуемой длиной волны в сочетании с решеткой используется оптический циркулятор, имеющий три оптических порта. Входной сигнал, содержащий четыре спектральных канала, поступает на порт 1 и проходя через циркулятор попадает на порт 2.

Далее, все каналы за исключением канала на 2 проходит сквозь ВО решетку.

Так как длина волны 2 удовлетворяет брэгговскому условию, то излучение на

2 отражается, попадает в порт 2 циркулятора и выходит через порт 3. Более сложные схемы М ДМ с несколькими решетками и циркуляторами могут быть реализованы по аналогичным схемам.

Рис.5.22 Демультиплексор на основе волоконно-оптической решетки Брэгга

В настоящее время при реализации спектральных мульти/демультиплексоров с большим количеством каналов используются три конкурирующие технологии мультиплексирования/демультиплексирования спектральных каналов. Две из них на основе интегральной оптики: одна

52

использует разделение каналов на основе дифракционной решетки на массиве волноводов – AWG (Arrayed Waveguide Grating), вторая на основе вогнутой дифракционной решетки – CG (Concave Grating). В третьей технологии применяется традиционная миниатюрная (на новом уровне технологии)

дискретная оптика, использующая выделение каналов на основе технологии

трехмерного оптического мультиплексирования – 3DO (3D Optics WDM).

В качестве примера рассмотрим разделение спектральных каналов на

массиве волноводов. Схема демультиплексора показана на рис.5.23а.

Приходящий оптический сигнал 1+2+3+4 , представляющий четыре спектральных канала, попадает на входной порт. Проходя через волноводную пластину этот сигнал распределяется по множеству волноводов,

представляющих распределенную дифракционную структуру. В каждом из волноводов оптический сигнал остается многоволновым. Отражаясь от зеркальной поверхности, оптические сигналы вновь собираются в волноводной пластине, где происходит их фокусировка и интерференция. В результате образуются пространственно разнесенные интерференционные максимумы интенсивности, соответствующие разным спектральным каналам. Геометрия

максимумы совпали с выходными полюсами демультиплексора.

Мультиплексирование происходит обратным путем. Аналогичное устройство,

но с двумя волноводными пластинами показана на рис.5.23б. Принцип действия такого устройства аналогичен предыдущему случаю, за исключением того, что здесь для фокусировки и интерференции используется дополнительная пластина.

Из-за малых и необходимости работы с большим числом каналов одновременно такие мультиплексоры требуют большой точности изготовления.

Кроме того, они должны обеспечивать высокие характеристики по коэффициенту направленности и изоляции между каналами.

53

Рис.5.23. Спектральные разветвители на основе массива волноводов.

Основные параметры спектрально-селективных разветвителей.

Число каналов. Параметр определяется назначением разветвителя и

технологией изготовления. Для устройства на дифракционной решетке их число может колебаться от 2 до 16. Для мультиплексора с плотной упаковкой каналов до 80 и более.

Полоса пропускания одного канала (по уровню -3 дБ) и

межканальный интервал - спектральное расстояние между соседними каналами. Эти два параметра как правило связаны между собой. Очевидно, что чем меньше полоса пропускания, тем может быть меньше межканальный интервал. Диапазон их изменения от десятков гигагерц до единиц терагерц.

Максимальные вносимые потери в пределах полосы пропускания. Этот параметр зависит от технологии и качества изготовления устройства.

Изоляция соседних каналов. Определяется уровнем перекрестной помехи,

т.е. отношением величины паразитного сигнала к величине полезного сигнала в канале.

Вопросы для самопроверки.

1. Какие условия необходимы, чтобы оптический волновод поддерживал

54

направляемые моды ?

2.Опишите структуру ОВ, укажите размеры поперечного сечения и значения показателя преломления.

3.Напишите соотношение для нормированной частоты ОВ. Что можно определить, зная величину нормированной частоты?

4.Что такое числовая апертура? Какие свойства ОВ зависят от нее ?

5.Назовите причины, влияющие на потери в ОВ.

6.Какими факторами ограничивается информационная емкость волокна ?

7.Перечислите виды дисперсии. Какой вид дисперсии и при каких условиях преобладает в многомодовом ОВ ? ; одномодовом ОВ ?

8.Назовите причины потерь в волоконно-оптических соединителях.

9.Перечислите и охарактеризуйте основные параметры соединителей.

10.Какие принципы используются при реализации спектрально-

селективных разветвителей ? Какое их основное применение ?