II Modul phát
2) Cáchtử dàn ốngdẫn sóng
- Cấu trúc AWG
Cáchtử dàn ống dẫn sóng (AWG - arrayed waveguide grating) là một thiết bị dẫn sóngtrên mặt phẳng có chức năng cách tử nhiễu xạ truyền dẫn. Ánh sáng nhiễu xạ tạicác góc phụ thuộc vào bước sóng. Ban đầu, AWG được phát triển cho các bộghép/tách kênh theo bước sóng. Hiện nay, AWG có thể kết hợp với các thành phầnmạch dẫn sóng khác cho các ứng dụng khác, bao gồm bộ cân bằng độ lợi động, bộghép kênh xen rẽ có thể cấu hình lại và laser có thể lựa chọn bước sóng.
Trong một AWG (hình 1), các tín hiệu vào sẽ tớivùng trộn đầu tiên (trái), được chia vào nhiều ống dẫn sóng cong và đi tới vùngtrộn thứ hai (đầu ra). Tại vùng trộn thứ hai, các sóng sẽ nhiễu xạ, tạo thànhgiao thoa tại các cổng ra tùy theo bước sóng. Một hệ thống quang tương đươngbiểu thị nguyên lý của AWG.
- Nguyên lý hoạt động của AWG
Cáchtử dàn ống dẫn sóng bao gồm một dàn ống dẫn sóng hẹp chạy cạnh nhau giữa haivùng trộn (mixing region) hay vùng ghép nối (coupling zone). Các tín hiệu vàođược đưa tới vùng trộn đầu tiên, được chuyển đến các ống dẫn sóng cong và chạyđến vùng trộn thứ hai. Các ống dẫn sóng có chiều dài tăng dần một đoạn ∆L lớnhơn nhiều sơ với một bước sóng và tương ứng với độ trễ pha nΔL/λ, trongđó, n là hệ số khúc xạ của ống dẫn sóng.
Hình 3.2.3: AWG (trên) và hệ thống quang tương đương (dưới)
Ánhsáng truyền bởi các ống dẫn sóng tương tác với nhau khi đi vào vùng trộn thứhai, nơi chúng nhiễu xạ và trải rộng ra các góc khác nhau tương tự như một cáchtử nhiễu xạ. Vùng trộn hoạt động như một thấu kính để hội tụ các ánh sáng đượcnhiễu xạ trên một dãy các cổng đầu ra trên mặt đối diện. Ánh sáng hội tụ giaothoa của một bước sóng xác định chỉ xảy ra trên một điểm duy nhất trên mặt đốidiện. Các cổng đầu ra tương ứng với từng bước sóng có vị trí và kích thước phùhợp để thu được phổ ánh sáng cần thiết theo tiêu chuẩn DWDM. Số lượng cổng đầura bằng số lượng kênh được chia, giải phổ tự do cảu thiết bị bằng khoảng kênhnhân với số kênh. Số lượng ống dẫn sóng giữa hai vùng trộn lớn hơn số lượngkênh. Ví dụ, một AWG 64 kênh thì có một dàn 232 ống dẫn sóng giữa hai vùngtrộn.
Thiếtkế này tồn tại một số hạn chế cố hữu của AWG. Suy hao xen tương đối lớn, sinhra cho sự không phù hợp mode giữa các ống dẫn sóng và các vùng trộn mặc dù việclàm nhỏ các ống dẫn sóng có thể giảm sự không phù hợp. Lỗi pha nhỏ trong dàncác ống dẫn sóng và sự kích thích các mode bậc cao trong các ống dẫn sóng sinhra xuyên nhiễu giữa các kênh. AWG cso thể ứng dụng cho các bộ tách kênh và bộghép kênh DWDM. Với ứng dụng ghép kênh, thiết bị được sử dụng đảo ngược lại,các tín hiệu trên các bước sóng riêng được đưa vào các cổng tách và được ghéplại trong AWG.