{"id":1465,"date":"2022-12-12T03:31:00","date_gmt":"2022-12-12T08:31:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.precisionot.com\/?p=1465"},"modified":"2024-01-17T15:56:31","modified_gmt":"2024-01-17T20:56:31","slug":"technologien-erforschen-multiplexing-demultiplexing","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.precisionot.com\/de\/exploring-technologies-multiplexing-demultiplexing\/","title":{"rendered":"Erforschung der Technologien des Multiplexing und Demultiplexing"},"content":{"rendered":"
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Was sind Multiplexer und Demultiplexer?<\/h2>\n

Multiplexer und Demultiplexer basieren auf vier konkurrierenden Technologien: Faser-Bragg-Gitter, Array-Wellenleitergitter, D\u00fcnnschichtfilter und Beugungsgitterfilter. In diesem Beitrag untersuchen wir diese vier Technologien genauer und beleuchten die technischen Aspekte hinter den Kulissen, die daf\u00fcr sorgen, dass Mux\/Demux-Ger\u00e4te funktionieren.<\/p>\n\n

\u00a01. Faser-Bragg-Gitter (FBG)<\/strong><\/p>\n\n

Ein Bragg-Gitter ist ein kurzes Faserst\u00fcck, bei dem der Brechungsindex \u00fcber ein kurzes St\u00fcck entlang der Faser periodisch moduliert wird. Dies bedeutet, dass f\u00fcr jede WDM-Sequenz {\u03bb1, \u03bb2, \u2026, \u03bbB, \u03bbN} alle Wellenl\u00e4ngen au\u00dfer \u03bbB unver\u00e4ndert durch die Faser geleitet werden. Stattdessen wird \u03bbB vollst\u00e4ndig zur Quelle zur\u00fcckreflektiert. (\u03bbB = 2\u03b7e\u039b, wobei \u03b7e der effektive Brechungsindex im Faserkern und \u039b die Gitterperiode ist.) Das Bragg-Gitter erfordert einen optischen Zirkulator, um das Multiplexen und Demultiplexen zu vervollst\u00e4ndigen. Ein Zirkulator ist ein nichtreziprokes optisches 3-Port-Ger\u00e4t, das jedes Eingangssignal Si vom Port Pi durchl\u00e4sst und das Signal SO = Si an Port PO = (Pi mod 3) +1 ausgibt. Eine visuelle Beschreibung finden Sie in unserem Zirkulatordiagramm.<\/p>\n\n

\"Was<\/figure>\n\n

2. D\u00fcnnschichtfilter<\/strong><\/p>\n\n

Bei D\u00fcnnschichtfiltern handelt es sich um mehrere Schichten sehr d\u00fcnner Materialien, die auf Glastr\u00e4gern abgeschieden werden. Die Materialien werden so ausgew\u00e4hlt, dass sie abgestimmte Brechungsindexwerte aufweisen. Einfallendes Licht wird gr\u00f6\u00dftenteils vom Ger\u00e4t reflektiert; Allerdings kann die abgestimmte Wellenl\u00e4nge das Ger\u00e4t in beide Richtungen passieren (dies ist das Gegenteil des Faser-Bragg-Gitters). Der Multiplexer verf\u00fcgt \u00fcber N D\u00fcnnschichtfilter, die auf jede Wellenl\u00e4nge abgestimmt sind. Die Eingangswellenl\u00e4nge passiert den Filter und gelangt in die Ausgangsfaser. Das Signal wird dann wie gezeigt mit den anderen N-1 D\u00fcnnschichtfiltern kombiniert. Die D\u00fcnnschichttechnologie bietet eine hervorragende Spektralformung bei geringen Kosten. Typischerweise wird es bei Systemen mit weniger als 40 Kan\u00e4len verwendet. Dar\u00fcber hinaus ist es bidirektional und temperaturwechselbest\u00e4ndig. D\u00fcnnschichtfilter sind vollst\u00e4ndig passiv und weisen eine geringe Einf\u00fcgungsd\u00e4mpfung auf.<\/p>\n\n

3. Array-Wellenleitergitter (AWG)<\/strong><\/p>\n\n

Array-Wellenleitergitter bestehen aus einem optischen Splitter\/Kombinator, einer Reihe von Fasern unterschiedlicher L\u00e4nge und einem optischen Koppler. Der Koppler hat N Eing\u00e4nge, einen f\u00fcr jedes \u03bbi {I \u03b5 1, N}. Ein gegebener Eingang wird geteilt und an jeden der Fasereing\u00e4nge angelegt (einzelne optische Signale mit jeweils eigenem \u03bbi treffen auf den optischen Koppler). Von dort laufen die Signale \u00fcber jede Faser mit variabler L\u00e4nge, wo sie am optischen Kombinator enden. Die Faserl\u00e4ngen f\u00fcr diese Technologie sind so abgestimmt, dass die Phasenbeziehungen der einzelnen Signale konstruktiv oder destruktiv miteinander interferieren. Der Ausgang des Kombinierers sind die linear summierten Signale vom Eingang des Optokopplers.<\/p>\n\n

Beim Demultiplexen nimmt der Demultiplexer das gemischte Signal und pr\u00e4sentiert es den N Fasern unterschiedlicher L\u00e4nge. Da jede Faser ihre eigene abgestimmte L\u00e4nge hat, wird jede Ausgabe um einen berechneten Betrag phasenverz\u00f6gert. Die verz\u00f6gerten Signale werden dann jeder Ausgangsfaser zugef\u00fchrt, wo sie konstruktiv und destruktiv interferieren. Daher kommt es zum Demultiplexen. Array-Wellenleitergitter f\u00fchren zu einer Polarisationsmodendispersion und k\u00f6nnen einen hohen Einf\u00fcgungsverlust aufweisen. Sie sind sehr temperaturabh\u00e4ngig und erfordern im Allgemeinen eine Temperaturkontrolle, um die richtigen Phasenbeziehungen aufrechtzuerhalten. AWG-Ger\u00e4te unterst\u00fctzen auch gro\u00dfe Kanalzahlen und enge Kanalabst\u00e4nde. Sie sind f\u00fcr gr\u00f6\u00dfere Kanalzahlen geeignet und verf\u00fcgen \u00fcber eine zufriedenstellende Filterreaktion.<\/p>\n\n

\"\"<\/figure>\n\n

4. Beugungsgitterfilter<\/strong><\/p>\n\n

Ein Beugungsgitterfilter besteht aus einer Gitterlinse, die das Licht entsprechend seiner Wellenl\u00e4nge beugt. Im Gegensatz zur Brechung tritt Beugung auf, wenn eine Welle auf ein Objekt im freien Raum trifft, das mit ihrer Wellenl\u00e4nge kompatibel ist. Wenn wir davon ausgehen, dass eine einfallende Welle, die ein Hindernis (z. B. einen Spalt in einem Beugungsgitter) erreicht, nach dem Huygens-Fresnel-Prinzip wirkt, dann ist eine Reihe von Monopolstrahlern vorhanden, die entsprechend der einfallenden Wellenl\u00e4nge im Spalt gleichm\u00e4\u00dfig verteilt sind. Diese Monopolstrahler interferieren sowohl konstruktiv als auch destruktiv auf der gegen\u00fcberliegenden Seite des Schlitzes; Dadurch entsteht ein Muster, das von der Wellenl\u00e4nge des Signals abh\u00e4ngt. Bei diesem Prinzip wird eine einfallende Welle, die aus mehreren \u03bbs besteht, spektral auf eine Reihe von Ausgangsfasern verteilt.<\/p>\n\n

Wie unten gezeigt (Abbildung 1.1), enth\u00e4lt die Mittelkeule den gr\u00f6\u00dften Teil der Signalintensit\u00e4t; Allerdings sind die Nebenkeulen gem\u00e4\u00df der Bessel-Funktion erster Art (J1) periodisch. Das Argument der Bessel-Funktion ist proportional zu ka, der Wellenzahl und dem Durchmesser der Apertur. Wenn wir die Aperturgr\u00f6\u00dfe (die Gr\u00f6\u00dfe des Beugungsgitters) festlegen, ist die durch die Bessel-Funktion gegebene Streuung vollst\u00e4ndig wellenl\u00e4ngenabh\u00e4ngig (Abbildung 1.2 unten in Rot dargestellt). Ein Beugungsgitter kann entweder auf einem durchl\u00e4ssigen oder einem reflektierenden Material aufgebaut sein. Es weist im Allgemeinen eine geringe Temperaturempfindlichkeit auf, ist bidirektional und weist eine geringe Einf\u00fcgungsd\u00e4mpfung auf. Diese Technologie ist rein passiv und unterst\u00fctzt variable Kanalbandbreiten\/gro\u00dfe Kanalzahlen.<\/p>\n\n

\"Was<\/figure>\n\n

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