بی سی بی پولیمر پر رکھی گئی ڈی ڈبلیو ڈی ایم / سی ڈبلیو ڈی ایم درخواستوں کے لئے بندوبست شدہ ویوگویڈ گیٹنگ (AWG) کا ڈیزائن
1. تعارف
ویو لینتھ ڈویژن ملٹی پلیکسنگ (WDM) ایک ایسا نقطہ نظر ہے جس سے یہ فائدہ اٹھایا جاسکتا ہے کہ آپٹو الیکٹرانک بینڈوتھ کا بہت بڑا فائدہ نہیں ہوسکتا ہے لیکن ہر صارف کے سامان صرف الیکٹرانک ریٹ پر چل سکتے ہیں ، لیکن مختلف اختتامی صارفین کے متعدد ڈبلیو ڈی ایم چینلز اسی فائبر پر ملٹی پلیکس ہوسکتے ہیں۔ .
ڈبلیو ڈی ایم میٹرو نیٹ ورکس کے لئے دو متبادل ہیں: گھنے ڈبلیو ڈی ایم (ڈی ڈبلیو ڈی ایم) اور موٹے ڈبلیو ڈی ایم (سی ڈبلیو ڈی ایم)۔ اعلی صلاحیت والے ماحول میں ، DWDM استعمال کیا جاتا ہے۔ ڈی ڈبلیو ڈی ایم میں ، چینل کی علیحدگی 0.8 یا 0.4 ینیم تک اتنی چھوٹی ہوسکتی ہے ، 10 جی بی پی ایس تک لائن ریٹ پر 80 آپٹیکل چینلز کے ل for۔ ڈی ڈبلیو ڈی ایم ٹیکنالوجیز بہت مہنگی ہیں ، لہذا نیٹ ورکس تک اس کا اطلاق مشکل ہے۔ اس کے بجائے ، CWDM ایک مضبوط اور معاشی حل کے طور پر ضم ہورہا ہے۔ CWDM ٹکنالوجی کا فائدہ اس کے کم لاگت آپٹیکل اجزاء میں ہے۔ سی ڈبلیو ڈی ایم 850 ، 1،300 ، اور 1،500 این ایم ایپلی کیشنز کو 10 اور 40 جی بی پی ایس پر 20 این ایم کے فاصلہ پر 15 آپٹیکل چینلز پر پیش کرتا ہے۔ موجودہ اور ابھرتے ہوئے میٹرو نیٹ ورک کے بنیادی ڈھانچے میں سی ڈبلیو ڈی ایم اور ڈی ڈبلیو ڈی ایم ٹکنالوجی دونوں اپنی جگہ رکھتے ہیں۔ جب یہ ٹیکنالوجیز مناسب آپٹیکل ریشوں کے ساتھ مل کر استعمال ہوتی ہیں تو ، معاشی فوائد ، جو نظام کے اخراجات کو کم کرنے میں مدد کرتے ہیں ، اہم ہیں۔
سرایت شدہ لہر گائیڈ گراٹنگ (اے ڈبلیو جی) WDM سسٹم میں ملٹی / ڈیملیٹلیپلیسیر کے لئے سب سے زیادہ ذہین آلہ ہے جن کی وجہ سے اس کے اندراج میں کمی ، اعلی استحکام اور کم قیمت ہے۔ صف آراستہ لہر گائیڈ گراٹنگ کو سب سے پہلے 1988 میں اسمتھ نے ڈبلیو ڈی ایم مسئلے کے حل کی تجویز پیش کی تھی اور اگلے سالوں میں تکاہاشی نے مزید تیار کیا تھا [جس نے لمبائی طول موج ونڈو میں کام کرنے والے پہلے آلات کی اطلاع دی تھی۔ ڈریگنیٹ ڈاٹ کام نے ایک ایکس ن ڈیملیٹلیپیکسرز سے لے کر ن ایکس ویو لینگ راؤٹرز تک کے تصور کو بڑھایا جو ملٹی طول موج نیٹ ورک کی ایپلی کیشن میں اہم کردار ادا کرتا ہے۔
AWG کا اہم فائدہ یہ ہے کہ اس کی لاگت طول موج کی گنتی پر منحصر نہیں ہے جیسا کہ ڈائیلیٹرک فلٹر حل میں ہے۔ لہذا یہ میٹروپولیٹن ایپلی کیشنز کے مطابق ہے جس میں بڑے طول موج شمار کی قیمت پر کارآمد کی ضرورت ہوتی ہے۔ AWG کا دوسرا فائدہ اس کے چینل نمبر اور چینل کی جگہ کے انتخاب کی لچک ہے اور اس کے نتیجے میں ، AWG کی مختلف اقسام کو اسی طرح سے گھڑا جا سکتا ہے۔
پولیمر کم قیمت ڈبلیو ڈی ایم اجزاء کی وصولی کے ل excellent بہترین صلاحیت پیش کرتے ہیں کیونکہ انہیں کم درجہ حرارت پر آسانی سے من گھڑت بنایا جاسکتا ہے۔ پولیمیری ڈبلیو جی ملٹی / ڈیملیٹلیپیکسرز نے اس کی آسانی سے من گھڑت سازی ، کم لاگت ، اور اڈ ڈراپ ملٹی پلس ایپلی کیشنز کے ل poly پولیمر تھرمو آپٹک سوئچ جیسے دیگر آلات کے ساتھ انضمام کی صلاحیت کی وجہ سے بہت زیادہ توجہ مبذول کرلی ہے۔
چونکہ بینزکوسیلو بٹین (بی سی بی 4024-40) پولیمر کچھ فوائد پیش کرتا ہے جیسے کم بائیر فرینجنج ، اچھی تھرمل استحکام اور کم طول موج کی بازی ، اس منصوبے میں اس کو بنیادی ماد .ہ کے طور پر منتخب کیا گیا ہے۔ بی سی بی پولیمر ایک پرکشش مواد بن جاتا ہے اور یہ آپٹیکل سوئچنگ ، پولیٹیمک آپٹیکل لہر گائیڈ اور ملٹی موڈ مداخلت آپٹیکل اسپلٹر جیسے مختلف آپٹیکل ڈیوائسز کی تیاری کے لئے استعمال ہوتا ہے۔
اس مقالے میں ، 4 × 4 چینلز روایتی AWG کا ایک مجوزہ ڈیزائن جو 1.55 μm کی مرکزی طول موج پر کام کرنے کے قابل ہے ، بی سی بی -4024 پولیمر پر مبنی 1.5 G6z اور 1200 GHz چینل وقفہ کاری 1.5556 کے ریفریٹیک انڈیکس کے ساتھ پیش کیا جائے گا۔
2. بنیادی کام
عام طور پر ، AWG ڈیوائس آپٹیکل WDM ایپلی کیشنز میں ملٹی پلیکسرز ، ڈیملیٹلیپلیکسرز ، فلٹرز اور ایڈ ڈراپ ڈیوائسز کا کام کرتی ہے۔ اعداد و شمار 1 AWG ڈیملیٹلیپیکسیر کی ایک اسکیماتی ترتیب کو ظاہر کرتا ہے۔ ڈیوائس میں تین اہم حصے ہوتے ہیں جو ایک سے زیادہ ان پٹ اور آؤٹ پٹ ویو گائیڈ ، دو سلیب وایو ایوائڈ اسٹار کپلرز (یا فری پروپیگنڈہ ریجن (ایف پی آر)) ہیں ، جو متصل لہر ہدایت نامے کے مابین برابر لمبائی کے فرق کے ساتھ منتشر لہر گائیڈ سرنی کے ذریعہ منسلک ہوتا ہے۔ AWG ملٹی پلسر / ڈیملیٹلیپیکسیر کے آپریشن اصول کو مندرجہ ذیل بیان کیا گیا ہے۔
چترا 1. AWG ڈیملیٹلیپیکسیر کی ساخت
ایک ان پٹ لہر ہدایت نامہ میں سے ایک میں لانچ کیا گیا ایک ڈی ڈبلیو ڈی ایم / سی ڈبلیو ڈی ایم سگنل پہلے سلیب خطے میں مختلف ہو کر پہلے ایف پی آر کے ذریعہ ملبوس لہرائ گائڈ میں جوڑا جائے گا۔ سرنی لہر ہدایت نامہ کی لمبائی اس طرح تیار کی گئی ہے کہ ملحق سرنی لہر ہدایت نامے کے مابین نظری راہ کی لمبائی کے فرق (ΔL) ڈیموپلیٹیکسیر کے وسطی طول موج (λc) کے متعدد اعداد کے برابر ہے۔ نتیجہ کے طور پر ، ان پٹ یپرچر میں فیلڈ کی تقسیم آؤٹ پٹ یپرچر پر دوبارہ پیش کی جائے گی۔ لہذا ، اس سنٹر طول موج پر ، روشنی امیج ہوائی جہاز کے وسط میں مرکوز ہے (بشرطیکہ ان پٹ ویو گائیڈ ان پٹ طیارے میں مرکز ہے)۔
اگر اس مرکزی طول موج سے ان پٹ طول موج کا انحصار کیا گیا ہے تو ، سرنی شاخوں میں مرحلے میں تبدیلیاں رونما ہوتی ہیں۔ ملحقہ لہر ہدایت نامہ کے مابین مستقل راستے کی لمبائی کے فرق کی وجہ سے ، اس مرحلے میں تبدیلی اندرونی سے بیرونی سرے والی لہر ہدایت نامہ تک میں یکساں طور پر بڑھتی ہے ، جس کی وجہ سے لہر کا محاذ آؤٹ پٹ یپرچر پر جھکا جاتا ہے۔ اس کے نتیجے میں ، امیج ہوائی جہاز میں فوکل پوائنٹ کو مرکز سے دور کر دیا گیا ہے۔ شبیہ طیارے کے ساتھ مناسب پوزیشنوں پر رسیور لہر ہدایت نامہ رکھنے سے ، مختلف طول موج چینلز کی مقامی علیحدگی حاصل ہوجاتی ہے۔
3. ڈیزائن
1.5W .m کی مرکزی طول موج کے ساتھ DWDM کے لئے 4 × 4 چینل AWG کا اسکیماتی ترتیب شکل 2 میں دکھایا گیا ہے۔ ان پٹ پورٹ اور آؤٹ پٹ پورٹ کی پوزیشن متوازی طور پر تشکیل دی گئی ہے ، جو ایک جیسی ہیں۔ اوپٹویو from سے WDM_PHASAR ڈیزائن ٹول ، DWDM اور CWDM ایپلی کیشنز کے لئے بالترتیب 0.8 nm اور 9.6 Nm چینل کی جگہ کے ساتھ ، 1.55 μm کی مرکزی طول موج پر کام کرنے والے 2 چینلز AWG کی دو اقسام کے ڈیزائن کرنے کے لئے استعمال کیا جاتا ہے۔
1.55 μm پر بی سی بی پولیمر کور کا ریفریٹیک انڈیکس 1.5556 ہے۔ کلیڈڈنگ آر او ایم او سی آر ہے جس میں 1.537 کا ایک اضطراری اشاریہ پڑتا ہے ، جبکہ سبسٹریٹ سلکان ہے جو مائکرو الیکٹرانک اور انٹیگریٹڈ سرکٹ میں وسیع پیمانے پر استعمال ہوتا رہا ہے۔ اورموکر (اورگانلی موڈیفائیڈ سیرامکس) منفی مزاحمت والے رویے کے ساتھ فوٹو پیٹرن ایبل غیر نامیاتی کورگنک کوپولیمر ہے۔ بنیادی سائز 3 μm x 4 buriedm ہے جس میں دفن شدہ قسم کے لہرائ گائڈ شامل ہیں ، جیسا کہ شکل 3 میں دکھایا گیا ہے۔ ان پٹ / آؤٹ پٹ کی بندرگاہ کی علیحدگی کو ڈیزائن کیا گیا ہے جس میں فائبر ربن پر pigtailing کے لئے 100 μm کنیکشن آفسیٹ ہوتا ہے۔
تمام ڈیزائن پیرامیٹرز AWG کے لئے ٹیبل 1 اور ٹیبل 2 ، بالترتیب 100 گیگا ہرٹز اور 1200 گیگا ہرٹز کے چینل وقفہ کاری کے ساتھ 1.55 μm کی مرکزی طول موج کی فہرست میں درج ہیں۔ ڈیزائن میں ، کور اور کلیڈنگ کے مابین ریفریکٹیک انڈیکس کا تناسب کافی بڑا (~ 1.2٪) ہے ، جس کا نتیجہ چھوٹے موڑنے والے رداس کے نتیجے میں ہوتا ہے اور چھوٹے چپ سائز میں معاون ہوتا ہے۔ تاہم ، موڈ فیلڈ میں میل ملاپ کے نتیجے میں ویو گائڈ اور فائبر کے مابین جوڑے کا نقصان بڑھ جاتا ہے۔ AWG کے لئے 100 گیگا ہرٹز وقفہ کاری کے ساتھ کل آلہ کا سائز 21.5 x 10 ملی میٹر 2 اور 1700 x 5 ملی میٹر 2 AWG کے لئے 1200 گیگا ہرٹز وقفہ کاری کے ساتھ ہے۔ یہ فرق 100WHz وقفہ کاری کے ساتھ AWG میں راستہ کی لمبائی میں اضافے کی وجہ سے ہے جبکہ اسی واقفیت کے زاویہ کے ساتھ 1200GHz وقفہ کاری AWG سے زیادہ ہے۔
R. نتائج اور بحث
چینل وقفہ کاری 0.8 این ایم کے ساتھ AWG کے نقلی نتیجہ کو چترا 4 میں دکھایا گیا ہے۔ یہ 4 چینل آؤٹ پٹ ویوگائڈس کی پیداوار تقسیم کو ظاہر کرتا ہے۔ آؤٹ پٹ چینلز طول موج میں 1549.04 ینیم (λ1) ، 1549.872 اینیم (λ2) ، 1550.704 ینیم (λ3) اور 1551.360 این ایم (λ4) ہیں ، جو 0.832 ینیم کے نقلی چینل کی جگہ کی نشاندہی کرتے ہیں۔ اس طرح ، ہر چینل کے لئے آؤٹ پٹ طول موج نے آئی ٹی یو کی تصریح کی پیروی کی ، یہاں تک کہ اسے تھوڑا سا 0.032 ینیم منتقل کردیا گیا جو بہت چھوٹا ہے اور نظرانداز کیا جاسکتا ہے۔ تاہم ، 5.04 ڈی بی کا زیادہ سے زیادہ اضافے کا نقصان چینل 4 پر ہے اور کم سے کم اندراج کا نقصان چینل 2 پر ہے۔ کراسسٹلک -32.77 ڈی بی سے کم ہے۔
ٹیبل 3 میں 0.8 ینیم چینل کی وقفہ کاری کے ساتھ اے ڈبلیو جی کے مرتب شدہ آؤٹ پٹ پیرامیٹرز دکھائے گئے ہیں۔ ان اقدار کو -3 DB کی بینڈوتھ کی سطح پر حساب کیا گیا ہے۔ بینڈوتھ کی سطح کو بینڈوتھ کی وضاحت کے لئے حوالہ کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔
چینل وقفہ 9.6 این ایم کے ساتھ اے ڈبلیو جی کے لئے ، نقلی نتیجہ 5 شکل میں دکھایا گیا ہے۔ چار آؤٹ پٹ طول موج λ1 ، λ2 ، λ3 اور λ4 بالترتیب 1542 این ایم ، 1552 این ایم ، 1562 این ایم اور 1572 این ایم پر ہیں۔ چینل کے وقفہ کاری کا نتیجہ 10 این ایم ہے جو ڈیزائن ان پٹ پیرامیٹر سے قدرے مختلف ہے ، جو 9.6 این ایم ہے۔ دریں اثنا ، 6.63 ڈی بی کا زیادہ سے زیادہ اضافے کا نقصان چینل 1 پر ہے اور کم سے کم اندراج کا نقصان چینل 3 پر ہے۔ کراسسٹالک -23 ڈی بی سے کم ہے۔
چترا 5. 1200 گیگا ہرٹز چینل کے وقفہ کاری کے ساتھ 4 چینل AWG کے آؤٹ پٹ سپیکٹرمل ردعمل
ٹیبل 4 9.6 اینیم چینل کے وقفہ کاری کے ساتھ AWG کے کمپیوٹٹ آؤٹ پٹ پیرامیٹرز کو ظاہر کرتا ہے۔ ان اقدار کو -3dB کی بینڈوتھ کی سطح پر حساب کیا گیا ہے۔ حاصل کردہ چینل کے خلا کی قیمت 10 این ایم ہے جو سی ڈبلیو ڈی ایم ایپلی کیشنز کی حدود میں ہے .. انکار کے نتائج کے مطابق ، ہمیں پتہ چلا ہے کہ یہ ڈبلیو ڈی ایم ڈی ڈبلیو ڈی ایم اور سی ڈبلیو ڈی ایم سسٹم میں مناسب طریقے سے کام کر سکتی ہیں۔
5. کارکردگی کا بندوبست
AWG پولیمر ملٹی پلیکسر کی ترقی بہت سے محققین کی دلچسپی بن گئی ہے۔ پہلی پولیمر اے ڈبلیو جی نے مظاہرہ کیا جس میں ہڈا ایٹ ال نے سلیکون سبسٹریٹ پر ڈیٹیریٹیٹڈ فلورو میتھکریٹ (ڈی پی ایف ایم اے) کا اطلاق کیا۔ تاہم ، یہ AWG صرف 1300 ینیم ونڈو پر چلتا ہے جس میں کچھ پولرائزیشن انحصار 0.03 این ایم سے کم ہے۔ وطنان ایٹ ال نے رپورٹ کیا کہ 15 چینلز پولیمرک اے ڈبلیو جی کو 1550 ینیم پر کام کیا جاتا ہے جس کا استعمال سلیکون رال ویوگ گائڈ کے ذریعے کیا گیا تھا۔ اس AWG ملٹی پلسر میں 9 سے 13 DB کی حد میں اندراج کا نقصان ہے ، cros20 dB سے کم کراسسٹلک اور کم پولرائزیشن پر منحصر طول موج کی شفٹ ہے۔
لیو [19] CWDM (20 ینیم) پر مبنی 2 x 8 AWG پولیمر کا مظاہرہ کیا جس کی مرکز کی طول موج 1520 Nm ہے جس میں کل آلہ کا سائز 23 ملی میٹر x 2.5 ملی میٹر ہے۔ اندراج کا نقصان اور کراسسٹلک بالترتیب 7 DB اور -30 DB کے قریب پایا جاتا ہے۔ دوسری طرف ، رزالی [مجوزہ 4 x4 AWG پولیمر جس میں 0.8 این ایم (ڈی ڈبلیو ڈی ایم) وقفہ کاری ہے جس کی مرکزیت طول موج 1570 این ایم پر ہے۔ ڈیوائس میں 3 DB اور کراسسٹلک کی سطح -30 dB سے کم اندراج کی کمی ہے۔ ڈیوائس کا سائز 31 ملی میٹر x 9 ملی میٹر ہے۔
اس مقالے میں ، مجوزہ ڈیزائن 450 4 AWGs پولیمر ہیں جو 1550 ینیم کے مرکزی طول موج پر کام کرتے ہیں ، جس میں چینل کی وقفہ کاری 0.8 این ایم اور 9.6 این ایم ہے۔ مشاہدہ کیا جاتا ہے کہ متعلقہ چینل کے وقفہ کاری کے اضافے کے نقصانات بالترتیب -5 dB اور -6 dB ہیں اور کراسسٹلک کی سطح بالترتیب -33 dB اور -23 dB ہیں۔ آلہ کا کل سائز 8..5 این ایم وقفہ کاری کے لئے २१. mm ملی میٹر x 10 ملی میٹر اور 9.6 این ایم وقفہ کاری کے لئے 17.8 ملی میٹر x 5 ملی میٹر ہے۔ لامحالہ ، اس سے ظاہر ہوتا ہے کہ سی ڈبلیو ڈی ایم اور ڈی ڈبلیو ڈی ایم ایپلی کیشن کے لئے اے ڈبلیو جی کو راہنما مواد کے طور پر بی سی بی 4024-40 پولیمر کا استعمال کرکے سمجھا جاسکتا ہے۔
6. نتیجہ
DWDM / CWDM میں درخواستوں کے لئے بی سی بی پولیمر پر مبنی AWGs پیش کردیئے گئے ہیں۔ DWDM اور CWDM ایپلی کیشن کے لئے 1550 ینیم مواصلاتی ونڈو میں کام کرنے کے ل four 32 چینل سے کم سطح کے چار چینلز AWG کے دو ڈیزائنوں کا مظاہرہ کیا گیا ہے۔ یہ نتیجہ اخذ کیا جاسکتا ہے کہ بی سی بی پولیمر کو اے ڈبلیو جی کی ترقی کے لئے موزوں امیدوار سمجھا جاسکتا ہے کیونکہ یہ ڈی ڈبلیو ڈی ایم اور سی ڈبلیو ڈی ایم ایپلی کیشنز کے لئے اچھی کارکردگی کا مظاہرہ کرتا ہے۔