Lasers DWDM accordables - un bref aperçu

Un laser accordable est un laser dont la longueur d'onde de fonctionnement peut être modifiée de manière contrôlée. Alors que tous les supports de gain laser autorisent de petits décalages dans la longueur d'onde de sortie, seuls quelques types de lasers permettent un réglage continu sur une plage de longueurs d'onde significative.

 

Afin de permettre des réseaux optiques de grande capacité, des systèmes DWDM qui utilisent une seule fibre optique pour des signaux optiques de plusieurs longueurs d'onde différentes sont utilisés. Les émetteurs-récepteurs optiques accordables en longueur d'onde deviennent importants en tant que composants permettant la fonctionnalité ROADM (Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer). dans les réseaux de nouvelle génération. Ces émetteurs-récepteurs ont la particularité que leurs longueurs d'onde peuvent être commutées entre différents canaux DWDM lors de leur utilisation dans le réseau. Les émetteurs-récepteurs accordables ne sont disponibles que sous forme DWDM car la grille CWDM est trop large. En règle générale, ces optiques accordables sont destinées à la bande C 50 GHz. Environ 88 canaux différents peuvent être définis avec des intervalles de 0,4 nm, ce qui correspond à la bande 50 GHz. Ces optiques commencent généralement du canal 16 jusqu'au 61, mais cela dépend du fabricant du routeur/commutateur et des canaux qu'il prend en charge.

 

Principe de fonctionnement

Plusieurs lasers individuels sont intégrés dans une seule pièce de silicium.

 

Laser à réflecteur de Bragg distribué accordable (DBR)

L’un des premiers types de lasers accordables est le laser à réflecteur de Bragg distribué. Les dispositifs accordables plus modernes partagent toujours les mêmes concepts de base et peuvent être considérés comme une évolution des lasers DBR. Comme dans le laser DFB, un DBR introduit une variation périodique de l'indice de réfraction générant efficacement un réseau de Bragg ou un réflecteur. La face avant fendue de l'appareil fait office de deuxième miroir. Seules les longueurs d'onde en relation spécifique avec la période de Bragg survivent dans la cavité. Le réglage est réalisé en injectant du courant dans le réflecteur de Bragg. Il en résulte une modification de l'indice de réfraction, ce qui amène le pic de Bragg à s'accorder sur différentes longueurs d'onde. La section Phase est principalement conçue pour affiner la longueur d'onde de sortie. La plage de réglage de ces appareils est proportionnelle à la variation maximale de l'indice de réfraction, généralement inférieure à 20 nm.

 

Laser à coupleur codirectionnel assisté par réseau (GACC)

Le laser à coupleur codirectionnel assisté par réseau (GACC) est très similaire à un DBR en fonctionnement. Le but de cette structure est d'étendre la plage de réglage d'un DBR. L'élément de réglage est une paire de guides d'ondes empilés verticalement avec différentes propriétés matérielles et un réseau. Ce changement conduit à une plage de réglage plus large, supérieure à 60 nm.

 

DBR à réseau échantillonné (SG-DBR)

Le réseau échantillonné DBR est une autre variante du laser DBR dont la principale différence est la présence d'une paire de miroirs réseau à chaque extrémité de la cavité. Les réseaux sont périodiquement échantillonnés ou masqués, ce qui entraîne une séquence de courtes salves de réseaux également espacées. Tout comme en DBR, les réseaux peuvent être réglés par injection de courant. Il peut être prouvé qu'en réglant différentiellement les miroirs, il est possible d'obtenir une plage de réglage plus large qu'avec un simple DBR.

 

Laser accordable à cavité externe (ECL)

La principale caractéristique de cette architecture réside dans le fait de sortir de la cavité de gain le dispositif de sélection de longueur d'onde, qui est typiquement un MEMS ou un filtre accordable thermiquement. Il n'y a pas de réseau intégré dans la cavité laser comme dans un DFB ou un DBR. Les lasers accordables fabriqués avec cette technique sont généralement de très haute puissance (13 dBm de puissance de sortie) et ont une pureté spectrale élevée (SMSR > 50 dB). Parmi les inconvénients, un ECL est généralement très lent à passer d'une longueur d'onde à une autre (de l'ordre de quelques secondes). De plus, dans le cas d'un ECL contrôlé par MEMS, la fiabilité mécanique est un problème.

 

La fréquence de fonctionnement peut être définie par un élément de rétroaction sélectif en fréquence qui est accordé thermo-optiquement par l'application de chaleur provenant d'un actionneur sans accorder sensiblement les modes de cavité. La configuration est contrôlée par le logiciel du système d'exploitation utilisé pour le système DWDM.

 

La compensation thermique des résonateurs laser est une exigence dans les composants qui doivent fonctionner de manière robuste dans les bandes de fréquences absolues étroites des spécifications DWDM.

 

Application des lasers DWDM accordables :

 

Épargnant

Utilisez des paramètres réglables pour réduire le nombre de cartes de ligne nécessaires pour sauvegarder toutes les différentes longueurs d'onde d'un système.

Approvisionnement dynamique

La longueur d'onde de l'émetteur accordable peut être modifiée une fois le système déployé.

Multiplexeurs optiques d'insertion/extraction reconfigurables (ROADM)

Une architecture simple et plus flexible pour les ROADM a été proposée, qui repose sur l'utilisation à la fois de lasers accordables et de filtres accordables.

Crossconnecteurs optiques

Les lasers accordables peuvent supprimer les problèmes de blocage de longueur d’onde dans les OXC.

 

Restauration dynamique

Lorsqu'un canal DWDM tombe en panne, un laser réglable peut restaurer automatiquement le service