AWGとは何ですか?

AWG、またはArrayed Waveguide Gratingsは、通常マルチプレクサ/デマルチプレクサとして使用される光学平面デバイスです。 これらのデバイスのレイアウトは、主に、各イメージングおよび分散特性を有する導波路のアレイに基づいている。 AWGは、フェーズドアレイ (PHASAR) やウェーブガイドグレーティングルーター (WRGs) などの異なる名前としても認識されていますが、AWGは、電気通信業界で最も使用される用語です。 さまざまな波長の光波が互いに直線的に侵入します。このため、波長がほとんど異なる2つの光チャネルを、隣接するチャネル間のクロストークを最小限に抑えて、単一のファイバを介して送信できます。そしてそれに基づいて、 したがって、AWGは、送信機の単一のファイバーで異なる波長のいくつかのチャネルを多重化するために使用でき、さらに、受信機の端で異なる波長のチャネルにそれらを逆多重化するために使用できます。を使用します。

AWGは、多数の波長を単一のファイバに直接多重化する機能があるため、WDMシステムの光マルチプレクサおよびデマルチプレクサとして一般に使用されます。 符号処理、測定、およびセンシングを含む様々なアプリケーションがある。 シリコンオンシリコンとリン化インジウム (InP) は、主に完全にベースの半導体であり、AWG市場で主に見られる技術です。 モードフィールドは光ファイバーのモードフィールドとうまく適合しているため、0.1dBよりはるかに少ない損失で結合するのがスムーズになります。 加えて、0.05dB/cmよりもはるかに小さい完全に低い伝播の欠如がさらに存在し得る。 InPは、通信分野における主要なソリューションです。

デバイスの動作原理と特徴

AWGは主に、入出力光ファイバー、自由伝播領域 (FPR) 、グレーティング導波路の3つの部分で構成されています。 異なる波長の光波が入力ファイバを介してFPRに入ります。 FPRでは、光波はもはやファイバーに閉じ込められず、発散して導波路のネットワークに入ります。 拡大された光は、出力格子の開口部に向かってそれを送信する格子導波路によって捕捉されます。 個々の導波路の長さは異なり、内側のチューブは外側の導波路よりも短くなっています。 隣接する導波路の長さの差は、DeMUXの中心波長の整数倍です。 波長はわずかにオフセットされた時間でFPRのもう一方の端に到達し、内側の導波管からの信号が最後に到達し、外側の導波管からの信号が最後に到達します。 アレイ導波路の長さは、隣接する導波路間の光路長の差がデマルチプレクサの中心波長の倍数になるように選択されます。 したがって、個々の配列された導波路から出力カプラ入力開口までの波長は異なる位相にあります。 複数の光ビームが構造的に干渉し、出力カプラの出力で単一の焦点に収束します。

複数の入力と同数の出力で設計されたAWGもあります。 このようなAWGには、周波数がチャネル間隔に等しい量だけ増加した場合、入力1に入る信号が出力1に再び現れるという周期的な動作があります。 この装置は周期的な波长のルーターと呼ばれます。 このAWGタイプは、アドオンマルチプレクサおよび波長スイッチとして機能します。

AWGおよび波長スイッチングの構成に基づいて、追加のマルチプレクサを製造することができる。 最も基本的なアドオンマルチプレクサは、同じ波長応答を持つ2つの1xNAWGを使用して作成できます。 デマルチプレクサをスイッチと組み合わせることにより、追加の構成可能マルチプレクサを製造できます。 この構成により、外部制御信号による波長の加算と減算が可能になります。 構成に追加されるマルチプレクサ/デマルチプレクサが多いほど、マルチプレクサの挿入損失が増加する。 単一の (N 1) x (N 1) AWGとループバック構成の波長ルーターを組み合わせることで、挿入損失の少ない追加のマルチプレクサを実現できます。 多重化されていない波長は、スイッチに供給され、そこでバイパスポートにルーティングするか、波長ルーターにループバックして、出力に多重化できます。

AWGテクノロジー

AWGの開発には多くの技術が使用されています。 使用される2つの主な技術は、シリカオンシリコン技術とリン化インジウム半導体技術です。

シリコン上のシリカ (SoS) AWG

SoS AWGは1990年代初頭に市場に投入され、AWG市場で最大のシェアを占めています。 SoSは、シリコン含有量の高いガラス層をウェーハ上に配置することにより、平らな基板上に製造された平面光波回路 (PLC) の一種です。 ガラス層の組成は光ファイバーの組成と非常によく似ているため、ニアモードフィールドの適合性により光ファイバーへの結合が容易になります。 これは、低いスプライシングおよび低い伝搬減衰をもたらす。 SoS AWGのPLC製造のもう1つの利点は、屋外の工場ネットワーク環境での展開に適した優れた放熱特性です。

リン酸インジウムベースのAWG (InP)

InPベースのAWGは、単一チップ上の光増幅器やスイッチなどの複数のアクティブデバイスと統合できる半導体ベースのAWGです。 InPベースのAWGは、InPベースの導波路の屈折率コントラストが大きいため、コンパクトなパッケージで製造できます。 InPベースのAWGの光減衰、カップリング損失、およびクロストーク性能は、シリカベースのAWGのそれほど良くはありません。 このような制限は、InPベースのAWGがより広く使用されるための障害である。 InPベースのAWGがWDMトランシーバーや光アドオンマルチプレクサなどの機能豊富な回路に統合される可能性は大きな利点です。 これにより、メーカーはアクティブな機器にAWG機能を組み込んで、InPベースのフォトニック集積回路 (PIC) を作成して、ネットワーク展開コストを削減できます。 例えば、外部マルチプレクサを必要とせずに、トランシーバにおいて追加 − ドロップ多重化機能を実行することができる。 これにより、多くのコネクタの光減衰だけでなく、コンポーネントと設置コストが削減されます。

アプリケーション

複雑な電気通信接続から非常に単純なアドオンマルチプレクサまで、AWGを使用できる多くのアプリケーションがあります。 電気通信業界では、AWGは主にWDMネットワークのマルチプレクサ/デマルチプレクサとして使用されます。 これは、国際、国内、地域の輸送ネットワークなどの長距離ネットワークに展開されることがよくあります。 世界中に展開されているPONの大部分は、電力分割には波長に依存しない光スプリッタを使用し、上流および下流の伝送には時分割多重化を使用しています。 これにより、展開コストが削減され、スプリッタの背後にある個々の接続の波長管理が不要になります。 より高い帯域幅に対する需要の高まりに伴い、AWGはアクセスネットワークで使用され始めており、既存の光ファイバーネットワークを大幅に変更することなく、セントラルオフィスからエンドユーザーへの多波長伝送を可能にします。 WDM-PONは、交換器に配置された光回線端末 (OLT) から同じ光ネットワークを介して複数のWDMチャネルが送信される技術です。