Podłoża filtrów WDM i stosowane w nich materiały

Źródło obrazu: rozpryskiwać

Podłoże filtra wdm jest podstawą filtra w multipleksowaniu z podziałem długości fali. Technologia ta pozwala na przesyłanie wielu sygnałów w jednej sieci światłowodowej. Dokonuje tego poprzez zastosowanie różnych długości fal dla każdego sygnału. Rodzaj podłoża zmienia skuteczność działania modułu wdm w takich urządzeniach, jak optyczny multiplekser typu add-drop lub mały moduł wdm. Materiały zawarte w podłożu zmieniają sposób, w jaki filtr radzi sobie ze światłem. Może to mieć wpływ na rozdzielczość widmową i przesłuch.

• Materiały podłoża zmieniają rozdzielczość widmową, przesłuch, wrażliwość na temperaturę i łatwość wytwarzania filtrów WDM.

• Falowody fotoniczne krzemowe mogą nie mieć odpowiedniej różnicy współczynnika załamania światła w przypadku wąskich odstępów międzykanałowych.

• Przesłuchy i zmiany temperatury mogą powodować problemy z sygnałem i wymagać dodatkowej kontroli.

• Różnice w wykonaniu filtrów mogą negatywnie wpłynąć na ich działanie i spowodować, że będą droższe.

W miarę udoskonalania technologii TFF i AWG nowe konstrukcje podłoża, nawet te bez podłoża, pomagają usprawnić działanie nowoczesnych systemów optycznych.

Kluczowe dania na wynos

• Podłoża filtracyjne WDM pomagają kontrolować wiele sygnałów w sieciach światłowodowych. Wybór odpowiedniego materiału może sprawić, że wszystko będzie działać lepiej i wyeliminować problemy takie jak przesłuchy.

• Szkło jest najlepszym materiałem na filtry WDM, ponieważ jest przezroczyste, mocne i dobrze znosi ciepło. Działa dobrze nawet przy zmianie temperatury.

• Podłoża z tworzyw sztucznych są giętkie i tańsze, ale mogą również nie przepuszczać światła. Sprawdzają się w przypadku rzeczy, które muszą być lekkie.

• nowe materiały i projekty bez podłoży. Powstają Dzięki temu filtry mogą być mniejsze i działać lepiej w przypadku nowych potrzeb optycznych.

• Znajomość różnych substratów pomaga ludziom wybrać najlepszy do każdego zastosowania WDM. Dzięki temu sieć działa najlepiej.

Multipleksowanie z podziałem długości fali i podłoża filtracyjne

Źródło obrazu: rozpryskiwać

Co to jest multipleksowanie z podziałem długości fali?

Multipleksowanie z podziałem długości fali to sposób na przesłanie wielu sygnałów przez jedno włókno. Każdy sygnał wykorzystuje własną długość fali. Pomaga to w przesyłaniu większej ilości danych w tym samym czasie. WDM wykorzystuje różne kolory światła laserowego. Każdy kolor niesie własny strumień danych. Dzięki temu kilka sygnałów nośnych optycznych może podróżować razem na jednym włóknie. Metoda ta umożliwia przesyłanie sygnałów w obie strony i powiększa sieć.

WDM umożliwia sieciom przesyłanie wielu strumieni danych przez jedno włókno, nadając każdemu strumieniowi własny kolor światła.

• WDM umieszcza wiele sygnałów nośnych optycznych na jednym włóknie.

• Wykorzystuje różne kolory światła laserowego.

• Multipleksowanie pomaga w wydajniejszym przesyłaniu danych.

• WDM umożliwia przesyłanie sygnałów w obu kierunkach.

• Filtry mogą później oddzielić każdy kolor, aby odzyskać sygnały.

Rola podłoża filtracyjnego WDM

Podłoże filtra WDM jest ważną częścią pasywnych elementów optycznych. Zawiera filtr, który dzieli lub łączy długości fal w module wdm. Materiał podłoża zmienia sposób działania filtra ze światłem. Wpływa na to, jak dobrze filtr wybiera pewne długości fal i blokuje inne. W urządzeniach takich jak optyczny multiplekser add-drop , podłoże pomaga filtrowi wybrać niektóre długości fal i pozostawić resztę. Rodzaj podłoża wpływa na skuteczność filtra, jego trwałość i łatwość wykonania. Niektóre materiały pomagają filtrowi lepiej widzieć kolory i zapobiegać przesłuchom między nimi. W miarę udoskonalania technologii WDM nowe podłoża, a nawet te bez podstawy, pomagają sieciom działać lepiej i przenosić więcej sygnałów.

Materiały stosowane w podłożach filtracyjnych WDM

Źródło obrazu: piksel

Podłoża szklane i plastikowe

Szkło jest często stosowane w podłożach filtrów WDM. Utrzymuje filtr i pomaga prowadzić światło. Wiele filtrów wykorzystuje specjalne szkło, takie jak szkło kwarcowe lub szkło K9. Tego typu szkła przepuszczają światło wyraźnie i są mocne. Szkło również nie zmienia się zbytnio, gdy robi się gorąco lub zimno. Jest to ważne w przypadku systemów WDM. Poniższa tabela wyjaśnia, dlaczego szkło to dobry wybór:

Czasami stosuje się plastik, gdy moduły WDM muszą być lekkie lub giętkie. Plastik jest łatwy w kształtowaniu i kosztuje mniej niż szkło. Ale plastik nie przepuszcza światła tak dobrze, jak szkło. Nie jest też tak mocny. Niektóre optyczne multipleksery typu add-drop wykorzystują plastik, aby były lżejsze i łatwiejsze do założenia.

Powłoki i struktury warstwowe

Powłoki są bardzo ważne dla działania filtrów WDM. Pomagają filtrowi radzić sobie z różnymi barwami światła. Filtry cienkowarstwowe składają się z wielu warstw wykonanych ze specjalnych materiałów. Warstwy te mogą odbijać lub przepuszczać określone kolory. Pomaga to filtrowi dzielić lub łączyć sygnały.

Niektóre typowe powłoki to:

• Powłoka AR: sprawia, że ​​mniej światła odbija się i przepuszcza więcej światła. Jest używany w wielu narzędzia optyczne.

• Powłoki dielektryczne: Są wykonane z warstw, które powodują specjalne efekty pod wpływem światła. Pomagają blokować lub odbijać niektóre kolory.

• Folia selektywna pod względem długości fali: pozwala na przechodzenie lub odbijanie tylko niektórych kolorów. Jest to ważne dla komunikacja optyczna.

Cienkie folie służą do wytwarzania filtrów, które przepuszczają tylko niewielki zakres kolorów. Falowody krzemionkowe na krzemie są również stosowane w konstrukcjach filtrów WDM. Niektóre filtry, które można dostroić, wykorzystują InGaAsP/InP lub ciekłe kryształy do ​​wybierania kolorów do filtrowania.

Powłoki i warstwy pomagają filtrom WDM wybrać odpowiednie kolory i zablokować inne. Dzięki temu multipleksowanie jest lepsze i zmniejsza przesłuchy.

Zaawansowane i niezawierające podłoża materiały

Nowa technologia filtrów WDM wykorzystuje konstrukcje pozbawione podłoża i specjalne sposoby budowy filtrów. Dzięki tym nowym metodom filtry są mniejsze i bardziej czułe. Filtry bezpodłożowe nie wymagają podstawy. Oznacza to, że mogą być małe i zmieścić się w małych miejscach.

Metody substratu ofiarnego wykorzystują specjalne etapy do budowy filtrów:

• Najpierw tworzona jest struktura wielowarstwowa za pomocą epitaksji.

• Suche trawienie kształtuje boki filtra.

• Podtrawianie mokre chemicznie usuwa niektóre warstwy, tworząc szczeliny powietrzne.

• Dzięki temu powstają cienkie struktury membranowe, które można zmieniać na różne kolory.

Te nowe materiały i sposoby budowy filtrów pozwalają im zmienić sposób ich działania. Zmieniając materiał, z którego są wykonane, inżynierowie mogą kontrolować, jakie kolory wybierają filtry. Jest to ważne przy multipleksowaniu w nowych sieciach optycznych.

Zaawansowane materiały i konstrukcje niezawierające podłoża sprawiają, że filtry WDM są bardziej elastyczne i dokładne. Pomagają w nowych zastosowaniach multipleksowania z podziałem długości fali i poprawiają działanie sieci.

Technologia WDM: podłoża TFF vs AWG

Technologia WDM wykorzystuje różne sposoby dzielenia i łączenia długości fal sieci optyczne . Istnieją dwa główne typy: filtr cienkowarstwowy i siatka falowodowa. Każdy z nich wykorzystuje różne materiały i konstrukcje do mieszania i oddzielania sygnałów. Rodzaj podłoża wpływa na skuteczność działania poszczególnych filtrów w module wdm.

Materiały podłoża do filtrów cienkowarstwowych (TFF).

Urządzenia filtrujące cienkowarstwowe składają się z wielu warstw specjalnych materiałów. Warstwy te kontrolują sposób, w jaki światło przechodzi lub odbija się. Osadzone są na mocnym podłożu zwanym podłożem filtra wdm. Najpopularniejszymi materiałami na te podstawy są szkło i ceramika. Krzemionka (SiO2) jest często używana, ponieważ jest przezroczysta i nie traci dużo światła. Stosowane są również inne materiały, takie jak fluorek magnezu (MgF2), dwutlenek tytanu (TiO2), pięciotlenek tantalu (Ta2O5), pięciotlenek niobu (Nb2O5) i tlenek glinu (Al2O3). Każdy z nich zagina światło w inny sposób, co pomaga filtrowi rozdzielić długości fal.

Filtr cienkowarstwowy składa się z wielu cienkich warstw ułożonych na płaskiej podstawie. Warstwy te powodują zakłócenia, co pomaga filtrowi wybrać niektóre długości fal i zablokować inne. Ten sposób działa dobrze w przypadku maksymalnie 16 kanałów w module wdm. Najlepiej nadaje się do multipleksowania z grubym podziałem długości fal, gdzie nie ma wielu długości fal.

Ważny jest sposób, w jaki podłoże radzi sobie z ciepłem i siłą. Jeśli filtr jest używany w gorących lub zimnych miejscach, warstwy mogą się powiększyć lub zmniejszyć. Może to zmienić długość fali wybieraną przez filtr. Niektóre filtry wykorzystują specjalną ceramikę lub szkło, które nie zmienia się zbytnio pod wpływem temperatury. Dzięki temu filtr działa dłużej i lepiej działa w trudnych miejscach, takich jak systemy lidarowe lub sieci zewnętrzne.

• Podłoża filtrów cienkowarstwowych muszą być mocne i stabilne.

• Dobra stabilność termiczna oznacza, że ​​filtr nie zmienia się, gdy robi się gorąco lub zimno.

• Niestandardowa ceramika może sprawić, że filtry będą działać lepiej niż zwykłe materiały.

Materiały podłoża z siatki falowodowej (AWG).

Urządzenia z siatką falowodową wykorzystują inny sposób mieszania i dzielenia długości fal. Używają wielu maleńkich falowodów wykonanych na chipie. Najpopularniejszym podłożem dla AWG jest szkło z planarnym obwodem fali świetlnej (PLC) na bazie krzemionki. Materiał ten jest bardzo przezroczysty i przepuszcza światło z niewielką stratą. Wykonuje się go specjalnymi metodami, takimi jak osadzanie szkła i fotolitografia. Te sposoby pomagają w tworzeniu falowodów o tym samym rozmiarze i kształcie. Jest to ważne, aby zachować odstęp między długościami fal.

Niektóre urządzenia AWG wykorzystują niobian litu na płytce izolatora. Płytka ta składa się z cienkiej warstwy niobianu litu, ukrytej warstwy tlenku i grubej podstawy krzemowej. Nioban litu pomaga kontrolować fazę i kierunek światła. Dzięki temu filtr jest bardziej dokładny i stabilny.

Filtry siatkowe z ułożonymi falowodami mogą obsługiwać jednocześnie 40 lub więcej długości fal. Dzięki temu nadają się do multipleksowania z gęstym podziałem długości fali, gdzie wiele sygnałów przemieszcza się razem. Materiał bazowy zmienia odległość między kanałami i stopień przesłuchu między nimi.

• Błędy fazowe w falowodach mogą powodować przesłuchy. Jeśli podstawa nie jest równa, filtr może nie rozdzielać dobrze długości fal.

• Straty na zginaniu mogą wystąpić, jeśli falowody są zbyt ciasne. Krzemionka i zasady krzemu mogą stracić 0,5–2 dB na zakręt, jeśli krzywa jest zbyt mała.

• Niektóre konstrukcje AWG wykorzystują specjalne polimery, aby utrzymać filtr na stałym poziomie, gdy zmienia się temperatura. Dzięki temu filtr działa dobrze w temperaturach od 20°C do 80°C bez konieczności dodatkowego dostrajania.

TFF kontra AWG: struktura, funkcja i zastosowanie

Poniższa tabela pokazuje, czym różnią się technologie filtrów cienkowarstwowych i siatek falowodowych:

• Filtr cienkowarstwowy jest prosty i działa dobrze w przypadku niewielkiej liczby długości fal.

• AWG jest lepszy w systemach, które muszą mieszać i dzielić wiele długości fal.

• Rodzaj Podłoże i materiał filtra wdm zmieniają skuteczność działania każdego filtra w optycznych częściach pasywnych.

Właściwy materiał podłoża pomaga każdej technologii WDM działać najlepiej. Może obniżyć przesłuchy, sprawić, że filtr będzie bardziej stabilny i wydłuży jego żywotność. Jest to ważne przy budowaniu silnych sieci WDM.

Porównanie materiałów podłoża filtra WDM

Wydajność i niezawodność

Wydajność jest bardzo ważna przy wyborze podłoża filtra WDM. Filtry muszą oddzielać wiele długości fal z dużą dokładnością. Współczynnik Q pokazuje, jak dobrze filtr radzi sobie z tym zadaniem. Wbudowane w układ filtry WDM mogą osiągnąć współczynnik Q wynoszący 5200. Mogą również łatwo zmieniać długości fal dzięki przestrajaniu elektrooptycznemu. Dzięki temu moduły wdm mogą pracować z różnymi sygnałami. Warstwa filtra działa lepiej przy większym odchyleniu bramki. Dzięki temu współczynnik Q utrzymuje się na stałym poziomie. Filtry mogą dostrajać się w zakresie od 1543 do 1548 nm prawie bez zasilania. Dzięki temu są skuteczne optyczne elementy pasywne.

Niezawodność zależy od tego, jak podłoże radzi sobie ze zmianami temperatury i wilgotności. Urządzenia muszą zachować stabilność widmową nawet w przypadku zmiany środowiska. Niektóre filtry wymagają ogrzewania, aby pracować powyżej temperatury pokojowej. Ważne są badania w wysokiej temperaturze i wilgotności. Urządzenia muszą wytrzymać temperaturę 85°C i wilgotność 85%, z niewielkimi zmianami w czasie. Utrzymywanie siatki w stałej temperaturze pomaga utrzymać środkową długość fali. Jest to bardzo ważne dla technologii WDM w sieciach optycznych.

Przydatność aplikacji

Różne podłoża są dobre do różnych zastosowań. Podłoża szklane są mocne i stabilne. Dobrze sprawdzają się w optycznych systemach multiplekserów typu add-drop i innych optycznych elementach pasywnych. Podłoża z tworzyw sztucznych są lżejsze i elastyczne. Nadają się do modułów WDM, które muszą się zginać lub mieścić w małych przestrzeniach. Konstrukcje pozbawione podłoża pomagają zmniejszyć rozmiary filtrów w kompaktowych urządzeniach WDM. Niektóre filtry wykorzystują zaawansowane materiały do ​​multipleksowania i demultipleksowania wielu długości fal. Materiały te są przydatne w gęstych systemach WDM, w których wiele sygnałów przesyłanych jest razem.

Wskazówka: Wybierz podłoże pasujące do modułu wdm i miejsca, w którym będzie on pracował.

Koszt i produkcja

Produkcja zmienia zarówno koszty, jak i jakość. Istnieją dwa główne procesy: fotoniczny damasceński i subtraktywny. Fotoniczny proces damasceński zapewnia wysoką wydajność i gładkie falowody. Może jednak powodować nieprzewidywalne zmiany w dyspersji długości fal. Proces odejmowania zapewnia precyzyjną kontrolę i jednolitą grubość. Może to jednak powodować pęknięcia i ograniczać liczbę możliwych do wykonania elementów.

Łączniki Wdm wykonane metodą subtraktywną dają spójne wyniki na całej płytce. Filtry damasceńskie mogą różnić się wydajnością, co wpływa na produkcję na dużą skalę. Koszt wzrasta, gdy filtry wymagają specjalnych materiałów lub skomplikowanych etapów. Wybór odpowiedniego procesu pomaga zrównoważyć koszty, wydajność i wydajność technologii WDM.

Podłoża filtrów WDM wykonane są ze szkła, tworzywa sztucznego i specjalnych powłok. Materiały te zmieniają sposób przemieszczania się światła w sieciach. Każdy z nich może sprawić, że sieć będzie działać lepiej lub gorzej. Zmieniają także koszt sieci i czas jej działania. Wybór odpowiedniego podłoża pomaga sieci pozostać mocną i dobrze działać przez długi czas.

• Nowa nanotechnologia i powłoki sprawiają, że filtry działają lepiej i są bardziej elastyczne.

• Podłoża szklane są nadal najlepsze dla sieci, które muszą być bardzo dokładne i stabilne.

• Konstrukcje hybrydowe i polimerowe są obecnie wykorzystywane w większej liczbie przedmiotów, np. w elektronice i samochodach.
  Zanim wybierzesz podłoże, zastanów się, czego potrzebuje Twoja sieć i przyjrzyj się nowym materiałom.

Często zadawane pytania

Jakie jest główne zadanie podłoża filtrującego WDM?

Podłoże filtra WDM utrzymuje warstwy filtra na miejscu. Wspiera filtr i pomaga prowadzić światło. Materiał podłoża wpływa na skuteczność działania filtra w sieci.

Dlaczego szkło jest często stosowane w podłożach filtrów WDM?

Szkło jest przezroczyste i mocne. Pozwala na przenikanie światła z niewielką stratą. Szkło pozostaje stabilne także przy zmianie temperatury. To sprawia, że ​​jest to dobry wybór dla sieci optycznych.

Czy podłoża plastikowe mogą zastąpić szkło w filtrach WDM?

Podłoża z tworzyw sztucznych są lżejsze i tańsze niż szkło. Świetnie sprawdzają się w urządzeniach, które muszą się zginać lub mieścić w małych przestrzeniach. Jednak plastik nie prowadzi światła tak dobrze, jak szkło.

Czym są bezsubstratowe filtry WDM?

Bezpodłożowe filtry WDM nie wykorzystują stałego podłoża. Używają cienkich membran lub specjalnych konstrukcji. Dzięki temu filtry są mniejsze i bardziej elastyczne dla nowych urządzeń optycznych.