Láseres DWDM sintonizables: una breve descripción general

Un láser sintonizable es un láser cuya longitud de onda de funcionamiento se puede alterar de forma controlada. Si bien todos los medios de ganancia láser permiten pequeños cambios en la longitud de onda de salida, sólo unos pocos tipos de láser permiten una sintonización continua en un rango de longitud de onda significativo.

 

Para habilitar redes ópticas de alta capacidad, se están utilizando sistemas DWDM que utilizan una única fibra óptica para señales ópticas de varias longitudes de onda diferentes. Los transceptores ópticos sintonizables de longitud de onda se están volviendo importantes como componentes que permiten la funcionalidad ROADM (multiplexor óptico de adición/extracción reconfigurable). en redes de próxima generación. Estos transceptores tienen la característica de que sus longitudes de onda pueden conmutarse entre diferentes canales DWDM mientras están en uso en la red. Los transceptores sintonizables sólo están disponibles en formato DWDM porque la red CWDM es demasiado amplia. Normalmente, estas ópticas sintonizables son para la banda C de 50 GHz. Se pueden configurar alrededor de 88 canales diferentes con intervalos de 0,4 nm, que es la banda de 50 G Hz. Estas ópticas suelen comenzar desde el canal 16 hasta el 61, pero esto depende del fabricante del enrutador/conmutador y de los canales que admite.

 

Principio de funcionamiento

Múltiples láseres individuales están integrados en una sola pieza de silicio.

 

Láser de reflector Bragg distribuido (DBR) sintonizable

Uno de los primeros tipos de láseres sintonizables es el láser reflector distribuido de Bragg. Los dispositivos sintonizables más modernos todavía comparten los mismos conceptos básicos y pueden considerarse una evolución de los láseres DBR. Al igual que en el láser DFB, un DBR introduce una variación periódica del índice de refracción generando efectivamente una rejilla o reflector de Bragg. La cara frontal escindida del dispositivo actúa como un segundo espejo. En la cavidad sólo sobreviven las longitudes de onda que tienen una relación específica con el período de Bragg. La sintonización se logra inyectando corriente en el reflector de Bragg. Esto da como resultado una modificación del índice de refracción, lo que hace que el pico de Bragg se sintonice con diferentes longitudes de onda. La sección de fase está diseñada principalmente para ajustar la longitud de onda de salida. El rango de sintonización de estos dispositivos es proporcional al cambio máximo en el índice de refracción, normalmente por debajo de 20 nm.

 

Láser acoplador codireccional asistido por rejilla (GACC)

El láser acoplador codireccional asistido por rejilla (GACC) es muy similar a un DBR en funcionamiento. El propósito de esta estructura es ampliar el rango de sintonización de un DBR. El elemento de sintonización es un par de guías de ondas apiladas verticalmente con diferentes propiedades materiales y una rejilla. Este cambio conduce a un rango de sintonización mayor, superior a 60 nm.

 

Rejilla muestreada DBR (SG-DBR)

El DBR de rejilla muestreado es otra variante del láser DBR cuya principal diferencia es la presencia de un par de espejos de rejilla en cada extremo de la cavidad. Las rejillas se toman muestras o se limpian periódicamente, lo que da como resultado una secuencia de ráfagas cortas de rejillas igualmente espaciadas. Al igual que en DBR, las rejillas se pueden ajustar mediante inyección de corriente. Se puede demostrar que ajustando diferencialmente los espejos es posible lograr un rango de ajuste más amplio que con un simple DBR.

 

Láser sintonizable de cavidad externa (ECL)

La principal característica de esta arquitectura reside en sacar de la cavidad de ganancia el dispositivo de selección de longitud de onda, que suele ser un MEMS o un filtro térmicamente sintonizable. En la cavidad del láser no hay ninguna rejilla integrada como en un DFB o DBR. Los láseres sintonizables fabricados con esta técnica suelen ser de muy alta potencia (13 dBm de potencia de salida) y tienen una alta pureza espectral (SMSR > 50 dB). Entre las desventajas, una ECL suele tardar mucho en cambiar de una longitud de onda a otra (en el orden de segundos); además, en una ECL controlada por MEMS la confiabilidad mecánica es una preocupación.

 

La frecuencia de funcionamiento puede definirse mediante un elemento de retroalimentación selectiva de frecuencia que se sintoniza termoópticamente mediante la aplicación de calor desde un actuador sin sintonizar sustancialmente los modos de la cavidad. La configuración está controlada por el software del sistema operativo que se utiliza para el sistema DWDM.

 

La compensación térmica de los resonadores láser es un requisito en componentes que deben funcionar de manera robusta dentro de las estrechas bandas de frecuencia absoluta de las especificaciones DWDM.

 

Aplicación de láseres DWDM sintonizables:

 

Económico

Utilice sintonizables para reducir la cantidad de tarjetas de línea necesarias para realizar copias de seguridad de todas las diferentes longitudes de onda en un sistema.

Aprovisionamiento dinámico

La longitud de onda del transmisor sintonizable se puede cambiar una vez que se haya implementado el sistema.

Multiplexores ópticos de adición/extracción (ROADM) reconfigurables

Se ha propuesto una arquitectura simple y más flexible para los ROADM, que se basa en el uso de láseres y filtros sintonizables.

Conexiones ópticas

Los láseres sintonizables pueden eliminar los problemas de bloqueo de longitud de onda en los OXC.

 

Restauración dinámica

Cuando falla un canal DWDM, un láser sintonizable podría restaurar automáticamente el servicio