WDM-filtersubstrate en die materiale wat daarin gebruik word

Beeldbron: ontsplash

'n Wdm-filtersubstraat is die basis van 'n filter in golflengtedeling-multipleksing. Hierdie tegnologie laat baie seine deur een optieseveselnetwerk beweeg. Dit doen dit deur verskillende golflengtes vir elke sein te gebruik. Die tipe substraat verander hoe goed die wdm-module werk in dinge soos 'n optiese add-drop multiplexer of 'n klein wdm-module. Die materiale in die substraat verander hoe die filter lig hanteer. Dit kan spektrale resolusie en oorspraak beïnvloed.

• Substraatmateriale verander spektrale resolusie, oorspraak, temperatuursensitiwiteit, en hoe maklik dit is om wdm-filters te maak.

• Silikon fotoniese golfleiers het dalk nie die regte brekingsindeks verskil vir nou kanaalspasiëring nie.

• Kruisspraak en temperatuurveranderinge kan seinprobleme veroorsaak en benodig ekstra kontroles.

• Verskille in die maak van die filters kan seer maak hoe goed hulle werk en maak dat hulle meer kos.

Soos TFF- en AWG-tegnologieë beter word, help nuwe substraatontwerpe, selfs dié sonder 'n substraat, om moderne optiese stelsels beter te laat werk.

Sleutel wegneemetes

• WDM-filtersubstrate help om baie seine in optieseveselnetwerke te beheer. Om die regte materiaal te kies, kan dinge beter laat werk en probleme soos oorspraak stop.

• Glas is die beste materiaal vir WDM-filters omdat dit helder, sterk is en hitte goed hanteer. Dit werk goed selfs wanneer temperature verander.

• Plastieksubstrate is buigsaam en kos minder, maar laat dalk nie lig ook deurgaan nie. Hulle werk vir dinge wat lig moet wees.

• Nuwe materiale en ontwerpe sonder substrate word gemaak. Dit laat filters kleiner wees en werk beter vir nuwe optiese behoeftes.

• Om van verskillende substrate te weet, help mense om die beste een vir elke WDM-gebruik te kies. Dit maak seker dat die netwerk sy beste werk.

Golflengteverdeling-multipleksing en filtersubstrate

Beeldbron: ontsplash

Wat is golflengtedeling-multipleksing?

Golflengtedeling multipleksing is 'n manier om baie seine deur een vesel te stuur. Elke sein gebruik sy eie golflengte. Dit help om meer data terselfdertyd te beweeg. WDM gebruik verskillende kleure laserlig. Elke kleur dra sy eie datastroom. Dit laat verskeie optiese draerseine saam op een vesel beweeg. Die metode laat seine toe om beide kante te gaan en maak die netwerk groter.

WDM laat netwerke baie datastrome oor een vesel stuur deur elke stroom sy eie kleur van lig te gee.

• WDM plaas baie optiese draerseine op een vesel.

• Dit gebruik verskillende kleure laserlig.

• Multipleksing help om data doeltreffender te stuur.

• WDM laat seine in beide rigtings beweeg.

• Filters kan later elke kleur skei om die seine terug te kry.

Rol van WDM Filter Substraat

Die wdm-filtersubstraat is 'n belangrike deel van optiese passiewe komponente. Dit hou die filter wat golflengtes verdeel of verbind in 'n wdm-module. Die materiaal van die substraat verander hoe die filter met lig werk. Dit beïnvloed hoe goed die filter sekere golflengtes kies en ander blokkeer. In toestelle soos 'n optiese add-drop multiplexer , die substraat help die filter om 'n paar golflengtes te kies en die res te laat. Die soort substraat verander hoe goed die filter werk, hoe lank dit hou en hoe maklik dit is om te maak. Sommige materiale help die filter om kleure beter te sien en stop oorspraak tussen hulle. Soos wdm-tegnologie beter word, help nuwe substrate en selfs dié sonder 'n basis netwerke om beter te werk en meer seine te dra.

Materiale wat in WDM-filtersubstrate gebruik word

Beeldbron: pexels

Glas en Plastiek Substrate

Glas word baie gebruik in wdm filter substrate. Dit hou die filter vas en help om lig te lei. Baie filters gebruik spesiale glas soos kwarts- of K9-glas. Hierdie tipe glas laat lig duidelik deur en is sterk. Glas verander ook nie veel wanneer dit warm of koud word nie. Dit is belangrik vir wdm-stelsels. Die tabel hieronder verduidelik hoekom glas 'n goeie keuse is:

Plastiek word soms gebruik wanneer wdm-modules lig of buigsaam moet wees. Plastiek is maklik om te vorm en kos minder as glas. Maar plastiek laat nie lig so goed deur as glas nie. Dit is ook nie so sterk nie. Sommige optiese add-drop multiplexers gebruik plastiek om hulle ligter en makliker te maak om in te sit.

Bedekkings en gelaagde strukture

Bedekkings is baie belangrik vir hoe wdm filters werk. Hulle help die filter om verskillende kleure lig te hanteer. Dunfilmfilters gebruik baie lae wat van spesiale materiale gemaak is. Hierdie lae kan sekere kleure weerspieël of deurlaat. Dit help om die filter seine te verdeel of saam te voeg.

Sommige algemene bedekkings is:

• AR-bedekking: Dit laat minder lig weerkaats en laat meer lig deurgaan. Dit word in baie gebruik optiese gereedskap.

• Diëlektriese bedekkings: Dit word gemaak van lae wat spesiale effekte met lig veroorsaak. Hulle help om sommige kleure te blokkeer of te weerspieël.

• Golflengte-selektiewe film: Dit laat net sommige kleure deurgaan of weerkaats. Dit is belangrik vir optiese kommunikasie.

Dun films word gebruik om filters te maak wat net 'n klein reeks kleure deurlaat. Silika-golfleiers op silikon word ook in wdm-filterontwerpe gebruik. Sommige filters wat ingestel kan word, gebruik InGaAsP/InP of vloeibare kristalle om te kies watter kleure om te filter.

Bedekkings en lae help wdm-filters om die regte kleure te kies en ander te blokkeer. Dit maak multipleksing beter en verlaag oorspraak.

Substraatvrye en gevorderde materiaal

Nuwe wdm-filtertegnologie gebruik substraatvrye ontwerpe en spesiale maniere om filters te bou. Hierdie nuwe metodes help om filters kleiner en meer sensitief te maak. Substraatvrye filters het nie 'n basis nodig nie. Dit beteken hulle kan klein wees en pas op klein plekke.

Opofferende substraatmetodes gebruik spesiale stappe om filters te bou:

• Eerstens word 'n multi-laag struktuur gemaak deur gebruik te maak van epitaksie.

• Droë ets vorm die kante van die filter.

• Nat-chemiese onderets verwyder sommige lae om luggapings te maak.

• Dit maak dun membraanstrukture wat vir verskillende kleure verander kan word.

Hierdie nuwe materiale en maniere om filters te bou laat hulle verander hoe hulle werk. Deur te verander waarvan hulle gemaak is, kan ingenieurs beheer watter kleure die filter kies. Dit is belangrik vir multipleksing in nuwe optiese netwerke.

Gevorderde materiale en substraatvrye ontwerpe help wdm-filters om meer buigsaam en akkuraat te wees. Hulle help nuwe gebruike vir golflengtedeling-multipleksing en laat netwerke beter werk.

WDM Tegnologie: TFF vs AWG Substrate

WDM-tegnologie gebruik verskillende maniere om golflengtes te verdeel en in te voeg optiese netwerke . Daar is twee hooftipes: dunfilmfilter en geordende golfleierrooster. Elkeen gebruik verskillende materiale en ontwerpe om seine te meng en te skei. Die soort substraat verander hoe goed elke filter in 'n wdm-module werk.

Dunfilmfilter (TFF) Substraatmateriaal

Dunfilmfiltertoestelle het baie lae spesiale materiale. Hierdie lae beheer hoe lig deurgaan of weerkaats. Hulle sit op 'n sterk basis wat die wdm-filtersubstraat genoem word. Die mees algemene materiale vir hierdie basisse is glas en keramiek. Silika (SiO2) word baie gebruik omdat dit helder is en nie baie lig verloor nie. Ander materiale soos magnesiumfluoried (MgF2), titaandioksied (TiO2), tantaalpentoksied (Ta2O5), niobiumpentoksied (Nb2O5), en aluminiumoksied (Al2O3) word ook gebruik. Elkeen buig lig op 'n ander manier, wat die filter help om die golflengtes te verdeel.

'n Dunfilmfilter word gemaak van baie dun lae wat op 'n plat basis gestapel is. Hierdie lae maak interferensie, wat die filter help om sommige golflengtes te kies en ander te blokkeer. Hierdie manier werk goed vir tot 16 kanale in 'n wdm-module. Dit is die beste vir growwe golflengtedeling multipleksing, waar daar nie baie golflengtes is nie.

Die manier waarop die substraat hitte en krag hanteer, is belangrik. As die filter op warm of koue plekke gebruik word, kan die lae groter of kleiner word. Dit kan die golflengte wat die filter kies, verander. Sommige filters gebruik spesiale keramiek of glas wat nie veel met temperatuur verander nie. Dit help dat die filter langer hou en beter werk op moeilike plekke, soos lidar-stelsels of buite-netwerke.

• Dun film filter substrate moet sterk en bestendig wees.

• Goeie termiese stabiliteit beteken die filter verander nie wanneer dit warm of koud word nie.

• Pasgemaakte keramiek kan filters beter laat werk as gewone materiale.

Geordende golfgeleiderooster (AWG) substraatmateriaal

Geordende golfgeleiderroostertoestelle gebruik 'n ander manier om golflengtes te meng en te verdeel. Hulle gebruik baie klein golfleiers wat op 'n skyfie gemaak is. Die mees algemene basis vir AWG is silika-gebaseerde planêre liggolfbaan (PLC) glas. Hierdie materiaal is baie duidelik en laat lig beweeg met min verlies. Dit word gemaak met behulp van spesiale maniere soos glasafsetting en fotolitografie. Hierdie maniere help om golfleiers te maak wat almal dieselfde grootte en vorm het. Dit is belangrik om die golflengtes uitmekaar te hou.

Sommige AWG-toestelle gebruik litiumniobaat op 'n isolatorwafel. Hierdie wafer het 'n dun laag litiumniobaat, 'n begrawe oksiedlaag en 'n dik silikonbasis. Litiumniobaat help om die fase en rigting van lig te beheer. Dit maak die filter meer presies en bestendig.

Geordende golfgeleiderroosterfilters kan 40 of meer golflengtes gelyktydig hanteer. Dit maak hulle goed vir digte golflengtedeling-multipleksing, waar baie seine saam beweeg. Die basismateriaal verander hoe naby die kanale kan wees en hoeveel oorspraak tussen hulle plaasvind.

• Fasefoute in die golfleiers kan oorspraak veroorsaak. As die basis nie gelyk is nie, kan die filter golflengtes nie goed verdeel nie.

• Buigverliese kan gebeur as die golfleiers te styf is. Silika- en silikonbasisse kan 0,5–2 dB per buiging verloor as die kromme te klein is.

• Sommige AWG-ontwerpe gebruik spesiale polimere om die filter bestendig te hou wanneer die temperatuur verander. Dit help om die filter goed te werk van 20°C tot 80°C sonder ekstra verstelling.

TFF vs AWG: struktuur, funksie en toepassing

Die tabel hieronder toon hoe dunfilmfilter- en geordende golfgeleiderroostertegnologieë verskil:

• Dunfilmfilter is eenvoudig en werk goed vir 'n klein aantal golflengtes.

• AWG is beter vir stelsels wat baie golflengtes moet meng en verdeel.

• Die soort van wdm filter substraat en materiaal verander hoe goed elke filter werk in optiese passiewe dele.

Die regte substraatmateriaal help elke wdm-tegnologie om sy beste te werk. Dit kan oorspraak verlaag, die filter meer bestendig maak en help om dit langer te hou. Dit is belangrik vir die bou van sterk wdm-netwerke.

Vergelyk WDM-filtersubstraatmateriale

Prestasie en betroubaarheid

Werkverrigting is baie belangrik wanneer 'n wdm-filtersubstraat gekies word. Filters moet baie golflengtes met groot akkuraatheid skei. Die Q-faktor wys hoe goed 'n filter hierdie werk doen. On-chip wdm filters kan 'n Q-faktor van 5200 bereik. Hulle kan ook golflengtes maklik verander met elektro-optiese afstelbaarheid. Dit help wdm-modules om met verskillende seine te werk. Die filter se laag werk beter met 'n hoër hekvooroordeel. Dit hou die Q-faktor bestendig. Filters kan met amper geen krag tussen 1543 en 1548 nm instel nie. Dit maak hulle doeltreffend vir optiese passiewe komponente.

Betroubaarheid hang af van hoe die substraat temperatuur- en humiditeitsveranderinge hanteer. Toestelle moet hul spektrale stabiliteit behou, selfs al verander die omgewing. Sommige filters het verhitting nodig om bo kamertemperatuur te werk. Hoë temperatuur en humiditeit toetse is belangrik. Toestelle moet by 85ºC en 85% humiditeit oorleef met min verandering oor tyd. Om die rooster by 'n konstante temperatuur te hou, help om die middelgolflengte te behou. Dit is baie belangrik vir wdm-tegnologie in optiese netwerke.

Toepassingsgeskiktheid

Verskillende substrate is goed vir verskillende gebruike. Glassubstrate is sterk en stabiel. Hulle werk goed in optiese add-drop multiplexer stelsels en ander optiese passiewe komponente. Plastiek substrate is ligter en buigsaam. Hulle is goed vir wdm-modules wat in klein spasies moet buig of pas. Substraatvrye ontwerpe help om filters kleiner te maak vir kompakte wdm-toestelle. Sommige filters gebruik gevorderde materiale om baie golflengtes te multipleks en te demultipleks. Hierdie materiale help in digte wdm-stelsels waar baie seine saam beweeg.

Wenk: Kies 'n substraat wat by jou wdm-module pas en die plek waar dit sal werk.

Koste en vervaardiging

Vervaardiging verander beide koste en kwaliteit. Daar is twee hoofprosesse: fotoniese Damascene en aftrek. Die fotoniese Damascene-proses gee hoë opbrengs en gladde golfleiers. Maar dit kan onvoorspelbare veranderinge in golflengteverspreiding veroorsaak. Die aftrekproses gee presiese beheer en eenvormige dikte. Maar dit kan krake veroorsaak en beperk hoeveel gemaak kan word.

Wdm-koppelaars gemaak met die aftrekproses toon konsekwente resultate oor die wafer. Damascene-vervaardigde filters kan verskil in werkverrigting, wat grootskaalse produksie beïnvloed. Koste styg wanneer filters spesiale materiale of komplekse stappe benodig. Om die regte proses te kies help om koste, opbrengs en werkverrigting vir wdm-tegnologie te balanseer.

WDM-filtersubstrate word gemaak van glas, plastiek en spesiale bedekkings. Hierdie materiale verander hoe lig in netwerke beweeg. Elkeen kan die netwerk beter of slegter laat werk. Hulle verander ook hoeveel die netwerk kos en hoe lank dit duur. Om die regte substraat te kies, help die netwerk om sterk te bly en goed te werk vir 'n lang tyd.

• Nuwe nanotegnologie en bedekkings help filters om beter te werk en meer buigsaam te wees.

• Glassubstrate is steeds die beste vir netwerke wat baie presies en bestendig moet wees.

• Hibried- en polimeerontwerpe word nou in meer dinge gebruik, soos elektronika en motors.
  Dink na oor wat jou netwerk nodig het en kyk na nuwe materiale voordat jy 'n substraat kies.

Gereelde vrae

Wat is die hooftaak van 'n WDM-filtersubstraat?

’n WDM-filtersubstraat hou die filterlae in plek. Dit ondersteun die filter en help om lig te lei. Die substraatmateriaal beïnvloed hoe goed die filter in 'n netwerk werk.

Waarom word glas dikwels vir WDM-filtersubstrate gebruik?

Glas is helder en sterk. Dit laat lig deur met min verlies. Glas bly ook stabiel wanneer temperature verander. Dit maak dit 'n goeie keuse vir optiese netwerke.

Kan plastieksubstrate glas in WDM-filters vervang?

Plastieksubstrate is ligter en goedkoper as glas. Hulle werk goed in toestelle wat in klein spasies moet buig of pas. Plastiek lei egter nie lig so goed soos glas nie.

Wat is substraatvrye WDM-filters?

Substraatvrye WDM-filters gebruik nie 'n soliede basis nie. Hulle gebruik dun membrane of spesiale strukture. Dit maak die filters kleiner en meer buigsaam vir nuwe optiese toestelle.