Lasers DWDM ajustáveis – uma breve visão geral

Um laser sintonizável é um laser cujo comprimento de onda de operação pode ser alterado de maneira controlada. Embora todos os meios de ganho de laser permitam pequenas mudanças no comprimento de onda de saída, apenas alguns tipos de laser permitem ajuste contínuo em uma faixa significativa de comprimento de onda.

 

Para habilitar redes ópticas de alta capacidade, sistemas DWDM que usam uma única fibra óptica para sinais ópticos de vários comprimentos de onda diferentes estão sendo utilizados. Transceptores ópticos sintonizáveis ​​em comprimento de onda estão se tornando importantes como componentes que permitem a funcionalidade ROADM - Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer. em redes de próxima geração. Esses transceptores têm a característica de que seus comprimentos de onda podem ser alternados entre diferentes canais DWDM durante o uso na rede. Os transceptores sintonizáveis só estão disponíveis no formato DWDM porque a grade CWDM é muito ampla. Normalmente, essas ópticas sintonizáveis são para banda C de 50 GHz. Cerca de 88 canais diferentes podem ser configurados com intervalos de 0,4 nm, que é a banda de 50 GHz. Essas ópticas geralmente começam do canal 16 ao 61, mas isso depende do fabricante do Roteador/Switch e de quais canais ele suporta.

 

Princípio de trabalho

Vários lasers individuais são construídos em uma peça de silício.

 

Laser refletor de Bragg distribuído ajustável (DBR)

Um dos primeiros tipos de lasers sintonizáveis é o laser refletor distribuído de Bragg. Dispositivos sintonizáveis mais modernos ainda compartilham os mesmos conceitos básicos e podem ser considerados uma evolução dos lasers DBR. Como no laser DFB, um DBR introduz uma variação periódica do índice de refração gerando efetivamente uma rede ou refletor de Bragg. A face frontal clivada do dispositivo atua como um segundo espelho. Apenas os comprimentos de onda numa relação específica com o período de Bragg sobrevivem na cavidade. A sintonia é obtida injetando corrente no refletor de Bragg. Isto resulta numa modificação do índice de refração, o que faz com que o pico de Bragg se sintonize em diferentes comprimentos de onda. A seção de fase é projetada principalmente para ajustar o comprimento de onda de saída. A faixa de sintonia desses dispositivos é proporcional à alteração máxima no índice de refração, normalmente abaixo de 20 nm.

 

Laser de acoplador codirecional assistido por grade (GACC)

O laser acoplador codirecional assistido por grade (GACC) é muito semelhante a um DBR em operação. O objetivo desta estrutura é ampliar a faixa de sintonia de um DBR. O elemento de sintonia é um par de guias de onda empilhados verticalmente com diferentes propriedades de material e uma grade. Essa mudança leva a uma faixa de sintonia maior, superior a 60 nm.

 

Grade amostrada DBR (SG-DBR)

A grade amostrada DBR é outra variante do laser DBR cuja principal diferença é a presença de um par de espelhos de grade em cada extremidade da cavidade. As grades são periodicamente amostradas ou apagadas, o que resulta em uma sequência de rajadas curtas de grades igualmente espaçadas. Assim como no DBR, as grades podem ser ajustadas por injeção de corrente. Pode-se provar que ajustando diferencialmente os espelhos é possível obter uma faixa de sintonia mais ampla do que com um simples DBR.

 

Laser ajustável de cavidade externa (ECL)

A principal característica desta arquitetura reside em retirar da cavidade de ganho o dispositivo de seleção de comprimento de onda, que normalmente é um MEMS ou um filtro termicamente sintonizável. Não há grade integrada na cavidade do laser como em um DFB ou DBR. Lasers sintonizáveis fabricados com esta técnica são geralmente de potência muito alta (13 dBm de potência de saída) e possuem alta pureza espectral (SMSR > 50 dB). Entre as desvantagens, uma ECL é geralmente muito lenta para mudar de um comprimento de onda para outro (na ordem de segundos), além disso, na ECL controlada por MEMS, a confiabilidade mecânica é uma preocupação.

 

A frequência de operação pode ser definida por um elemento de feedback seletivo de frequência que é sintonizado termo-opticamente pela aplicação de calor de um atuador sem ajustar substancialmente os modos de cavidade. A configuração é controlada pelo software do sistema operacional em uso para o sistema DWDM.

 

A compensação térmica de ressonadores a laser é um requisito em componentes que devem operar de forma robusta dentro das estreitas bandas de frequência absoluta das especificações DWDM.

 

Aplicação de lasers DWDM sintonizáveis:

 

Poupar

Use sintonizáveis para reduzir o número de placas de linha necessárias para fazer backup de todos os diferentes comprimentos de onda em um sistema.

Provisionamento dinâmico

O comprimento de onda do transmissor sintonizável pode ser alterado assim que o sistema for implantado.

Multiplexadores ópticos reconfiguráveis add/drop (ROADMs)

Foi proposta uma arquitetura simples e mais flexível para ROADMs, que depende do uso de lasers e filtros sintonizáveis.

Conexões cruzadas ópticas

Lasers ajustáveis podem remover problemas de bloqueio de comprimento de onda em OXCs.

 

Restauração dinâmica

Quando um canal DWDM falha, um laser ajustável pode restaurar automaticamente o serviço