光学通信の進化する風景では、パッシブ波長分裂マルチプレックス（WDM）マルチプレクサ（MUX）とDemultiplexers（DEMUX）が極めて重要な役割を果たします。これらは、単一のファイバー上の複数の光信号の同時伝送を可能にする重要なコンポーネントであり、光ネットワークの容量を大幅に向上させます。のサプライヤーとしてパッシブWDM Mux Demux、私はしばしば、これらのデバイスで使用されている2つの顕著な技術の違いについての問い合わせに遭遇します：平面光波回路（PLC）ベースと薄いフィルムフィルター（TFF）ベースのパッシブWDM Mux Demux。このブログでは、これら2つのテクノロジーの複雑さを掘り下げて、それらのユニークな機能、利点、制限を強調することを目指しています。
PLCベースのパッシブWDM Mux Demux
PLCテクノロジーの仕組み
平面光波回路技術は、通常はシリカまたはシリコンで作られた平面基板上の光学導波路の統合に基づいています。これらの導波路は、フォトリソグラフィやエッチングなどのプロセスのような半導体を使用して製造されています。 PLCベースのWDM Mux Demuxの背後にある基本原理は、配列波路格子（AWG）の使用です。 AWGは、入力導波路、長さが異なる導波路の配列、および出力波動管で構成されています。異なる波長を持つ複数の光信号が入力導波路に入ると、それらは分割され、導波路の配列を通して伝播します。導波路の長さが異なるため、各波長は異なる位相シフトを経験します。出力では、これらの位相シフト信号は互いに干渉し、異なる波長を異なる出力ポートに向けて、脱gultiplexを達成します。多重化のために、プロセスが逆になります。
PLCベースのパッシブWDM Mux Demuxの利点
- 高いチャネル数：PLCベースのデバイスの最も重要な利点の1つは、多数のチャネルを処理する機能です。最大80以上のチャネルをサポートすることができ、高容量の長い容量とメトロ光学ネットワークに最適です。この高いチャネル数は、帯域幅の需要が指数関数的に成長し続けているため、重要です。
- コンパクトサイズ：PLCテクノロジーを使用すると、単一のチップに複数の光学コンポーネントを統合できます。これにより、データセンターや通信キャビネットなどの制約付き環境に有益なコンパクトで軽量のデバイスが生じます。また、小さなフォームファクターは、インストールを簡素化し、ネットワーク機器の全体的なフットプリントを削減します。
- 良好な温度安定性：PLCベースのMux Demuxデバイスは、一般に良好な温度安定性を示します。シリカまたはシリコン基板の使用は、比較的安定した光学環境を提供し、追加の温度補償メカニズムの必要性を減らします。これにより、厳しい屋外環境から制御された屋内設定まで、幅広い動作温度に適しています。
- 低挿入損失：挿入損失は、信号の強度と品質に影響するため、光学通信における重要なパラメーターです。 PLCベースのデバイスは通常、挿入損失が低いため、光学信号はデバイスを通過する際に最小限の減衰を発生させます。これは、長距離にわたる信号の完全性を維持するのに役立ちます。
PLCベースのパッシブWDM Mux Demuxの制限
- 低いチャネルアプリケーションの高コスト：PLCベースのデバイスの製造プロセスは複雑で、高価な機器と材料が必要です。その結果、特に少数のチャネルのみを必要とするアプリケーションでは、比較的コストがかかる可能性があります。たとえば、小規模なローカルエリアネットワークでは、PLCベースのMux Demuxの高コストは正当化できない場合があります。
- 限られたチャネル間隔の柔軟性：PLCベースのAWGには固定チャネル間隔があり、これは導波路アレイの設計によって決定されます。これにより、異なるチャネル間隔が必要なアプリケーションでの柔軟性が制限されます。たとえば、いくつかの新たな光学通信標準では、さまざまな種類の信号に対応するために可変チャネル間隔が必要になる場合があります。
TFFベースのパッシブWDM Mux Demux
TFFテクノロジーの仕組み
薄いフィルムフィルターテクノロジーは、基板（通常はガラスまたは石英）に堆積した薄膜の複数の層の使用に基づいています。これらの薄膜は、特定の光の波長を選択的に送信または反映するように設計されています。 TFFベースのWDM Mux Demuxは、それぞれ特定の波長に調整された一連の薄いフィルムフィルターで構成されています。多重化された光信号がデバイスに入ると、薄いフィルムフィルターは、適切な出力ポートに反射または送信することにより、異なる波長を分離します。
TFFベースのパッシブWDM Mux Demuxの利点
- チャネル間隔の高い柔軟性：TFFベースのデバイスの重要な利点の1つは、チャネル間隔の柔軟性です。 50 GHz、100 GHz、または非標準間隔など、さまざまなチャネル間隔をサポートするように簡単にカスタマイズできます。これにより、特定のスペクトル要件を含むアプリケーションを含む幅広いアプリケーションに適しています。
- 低コストの低コスト - チャネルアプリケーション：TFFテクノロジーは比較的シンプルで、コスト - 低いチャネルアプリケーションに効果的です。製造プロセスはPLCテクノロジーと比較して複雑ではなく、使用される材料は一般に安価です。その結果、TFFベースのMux Demuxデバイスは、多くの場合、少数のチャネルしか必要とする小規模ネットワークまたはアプリケーションの方が経済的な選択です。
- チャネル間の良好な分離：TFFベースのデバイスは、チャネル間で優れた分離を提供できます。薄いフィルムフィルターは、不要な波長を効果的にブロックし、隣接するチャネル間のクロストークを減らすことができます。これは、光ネットワークの信号の品質と完全性を維持するために重要です。
TFFベースのパッシブWDM Mux Demuxの制限
- 限られたチャネル数：TFFベースのデバイスは、通常、サポートできるチャネルの数の点で制限されています。一般に、最大16チャネルのアプリケーションに適しています。チャネルの数が増えると、デバイスの複雑さとサイズも大幅に増加し、高容量ネットワークでは実用性が低くなります。
- ハイチャネルカウントの大きなサイズ：比較的多数のチャネルを必要とするアプリケーションの場合、TFFベースのデバイスは非常に大きくなる可能性があります。これは、各チャネルに個別の薄いフィルムフィルターが必要であり、フィルターの数が増えると、デバイスの物理サイズも必要なためです。これは、宇宙の制約された環境の欠点になる可能性があります。
- 温度感度：TFFベースのデバイスは、PLCベースのデバイスと比較して、温度変化により敏感です。薄いフィルムフィルターの性能は、温度の変動の影響を受ける可能性があります。これには、安定した動作を確保するために追加の温度補償測定が必要になる場合があります。
アプリケーションの考慮事項
長距離ネットワークとメトロネットワーク
大容量と信頼性が重要である長距離およびメトロ光学ネットワークでは、PLCベースのパッシブWDM MUX Demuxデバイスが好みの選択肢です。多数のチャネル、挿入損失が低い、温度の安定性が良好で、これらのアプリケーションに適しています。たとえば、Trans -Continental Optical Networkでは、PLCベースのMux Demuxは、数百チャンネルを効率的に多重化し、非難することができ、長距離にわたる高速データ伝送を可能にします。
ローカルエリアネットワークと小規模システム
ローカルエリアネットワーク（LANS）および小規模な光学システムの場合、TFFベースのパッシブWDM MUX DEMUXデバイスがより一般的に使用されています。低コストの低コスト - チャネルアプリケーションとチャネル間隔の柔軟性により、これらのシナリオには実用的な選択肢になります。たとえば、小さなオフィスや住宅の建物では、TFFベースのMux Demuxを使用して、いくつかの光学信号をマルチプレックスおよび非難することができ、コスト - 効果的な接続性を提供します。
新しいアプリケーション
5G FronthaulやData Center Interconnectsなどの新しいアプリケーションでは、PLCとTFFテクノロジーの両方が機能する役割を果たしています。 5Gフロンサウルの高い容量要件は、PLCベースのデバイスの恩恵を受ける可能性がありますが、チャネル間隔とコストの柔軟性の必要性 - データセンターの相互接続の有効性は、TFFベースのソリューションを支持する可能性があります。
結論
のサプライヤーとしてパッシブWDM Mux Demux、PLCベースとTFFベースのテクノロジーの違いを理解することは、お客様に適切なソリューションを提供するために不可欠です。各テクノロジーには独自の利点と制限があり、それらの選択は、必要なチャネルの数、チャネル間隔、コスト、サイズ、温度の安定性などのさまざまな要因に依存します。これらの要因を慎重に評価することにより、お客様が特定のアプリケーションに最適なパッシブWDM Mux Demuxを選択するのを支援できます。
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参照
- Agrawal、GP（2010）。ファイバー - 光学通信システム。ワイリー。
- シニア、JM（2019）。光ファイバー通信：原則と実践。ピアソン。
- Saleh、Bea、＆Teich、MC（2019）。フォトニクスの基礎。ワイリー。