«ΜΕΛΕΤΗ ΟΠΤΙΚΩΝ ΔΙΚΤΥΩΝ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΠΟΛΥΠΛΕΚΤΩΝ AWG» Επιστημονικός Υπεύθυνος: Θ. Σφηκόπουλος Κύριοι Ερευνητές: Θ. Καμαλάκης ΜΕΛΕΤΗ ΔΙΑΦΩΝΙΑΣ ΣΤΑ AWG Το ύψος της διαφωνίας εξαρτάται από τις κατασκευαστικές ατέλειες που προκαλούν σφάλματα φάσης. Το µέγεθος το οποίο συνήθως χρησιµοποιείται για το χαρακτηρισµό των επιδόσεων του AWG από άποψη διαφωνίας είναι το µέγιστο ύψος Τ max των δευτερευόντων λοβών το οποίο όμως δεν επιδέχεται εύκολα θεωρητικής ανάλυσης. Κάποιος λοιπόν, πρέπει να καταφύγει αναγκαστικά σε υπολογισµό ενός µεγάλου µεγέθους από συναρτήσεις µεταφοράς µε τη βοήθεια υπολογιστή. Έτσι μπορεί να υπολογιστεί με προσομοίωση Monte Carlo την αθροιστική συνάρτηση πυκνότητας πιθανότητας P(T max ≤x) του T max η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αξιολόγηση της διαδικασίας κατασκευής του AWG δεδομένου των κατασκευαστικών ανοχών (π.χ. ομοιογένεια δείκτη διάθλασης κτλ). ΟΜΑΛΟΠΟΙΗΣΗ ΣΥΝΑΡΤΗΣΗΣ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ Η συνάρτηση μεταφοράς ενός AWG είναι Gaussian μορφής κάτι που δυσχεραίνει την τοποθέτηση πολλών τέτοιων πολυπλεκτών σε σειρά. Με σκοπό την ομαλοποίηση της συνάρτησης μεταφοράς εφαρμόστηκε η μέθοδος της αιτιοκρατικής εκλέπτυνσης (γνωστή από το σχεδιασμό μη ομοιόμορφων κεραιών). Σχήμα 3: Συναρτήσεις μεταφοράς που λαμβάνουμε με την μέθοδο της αιτιοκρατικής εκλέπτυνσης Κύριες Δημοσιεύσεις: 1.Thomas Kamalakis and Thomas Sphicopoulos, “An Efficient Technique for the Design of an Arrayed Waveguide Grating with Flat Spectral Response”, IEEE Journal of Lightwave Technology, November 2001, Vol 19, No 11, pp Thomas Kamalakis, Thomas Sphicopoulos and Dimitris Syvridis, “Design of an Arrayed Waveguide Grating with flat spectral response” SPIE Optoelectronics 2002, Integrated Optoelectronic Devices, San Jose 3.Thomas Kamalakis, Thomas Sphicopoulos and Dimitris Syvridis, “An Estimation of Performance Degradation Due to Fabrication Errors in AWGs”, IEEE Journal of Lightwave Technology, Vol. 20, No. 9, September Thomas Kamalakis and Thomas Sphicopoulos “Application of the Saddle Point Method for the Evaluation of Crosstalk Implications in an Arrayed Waveguide Grating Interconnection”, IEEE Journal of Lightwave Technology, Vol. 20, No 8, August 2002,pp Thomas Kamalakis, Thomas Sphicopoulos and Manolis Sagriotis “Accurate Error Probability Estimation in the Presence of In-band Crosstalk Noise in WDM Networks”, ΙΕΕΕ Journal of Lightwave Technology, Vol. 21, No 10, October 2003, pp Thomas Kamalakis and Thomas Sphicopoulos, “Asymptotic Behavior of In- band Crosstalk Noise in WDM Networks”, IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 15, No. 3, pp , March Θωμάς Καμαλάκης, “Συμβολή στη Μελέτη Οπτικών Δικτύων με Πολυπλέκτες και Αποπολυπλέκτες Συστοιχίας Φράγματος Κυματοδηγών,” Διδακτορική διατριβή, Πανεπιστήμιο Αθηνών, Σχήμα 2: Ενδοκαναλική διαφωνία σε μία οπτική διασύνδεση με AWG y P M M=300 M=30 (a) ΟΠΤΙΚΑ ΔΙΚΤΥΑ ΜΕ ΠΟΛΥΠΛΕΞΙΑ ΜΗΚΟΥΣ ΚΥΜΑΤΟΣ (WDM) Η συνεχής αύξηση της κίνησης οδηγεί στην ανάγκη δικτύων με μεγάλη χωρητικότητα. Τα δίκτυα οπτικών ινών είναι δίκτυα που μπορούν να καλύψουν ανάγκες για υψηλούς ρυθμούς. Ωστόσο, το τεράστιο εύρος ζώνης της οπτικής ίνας (~200nm) δεν είναι δυνατόν να χρησιμοποιηθεί χωρίς μία μορφή πολυπλεξίας. Ενώ στα συμβατικά δίκτυα η πλέον διαδεδομένη μορφή πολυπλεξίας είναι το TDM στα οπτικά δίκτυα χρησιμοποιείται το WDM. Σε ένα δίκτυο WDM κάθε κόμβος μπορεί να διαθέτει έναν πολυπλέκτη μήκους κύματος για να στέλνει και να λαμβάνει δεδομένα σε διαφορετικά μήκη κύματος όπως φαίνεται στο σχήμα 1α. Σχήμα 1: (α) Πολυπλεξία WDM και (β) φράγμα συστοιχίας κυματοδηγών AWG Μια τεχνολογία πολυπλέκτη είναι το φράγμα συστοιχίας κυματοδηγών AWG (σχήμα 1β). Σε έναν τέτοιο πολυπλέκτη το φως διαμοιράζεται σε πολλούς κυματοδηγούς μέσω του πρώτου συζεύκτη αστέρα. Κάθε συνιστώσα του φωτός υπόκειται διαφορετική διαφορά φάσης λόγω διαφορετικού μήκους των κυματοδηγών. Το φως τελικά συμβάλλει στο δεύτερο συζεύκτη αστέρα του AWG και ανάλογα με το μήκος κύματος εξέρχεται από τον κατάλληλο κυματοδηγό εξόδου. Στο εργαστήριο οπτικών επικοινωνιών αναπτύχθηκε έρευνα στο αντικείμενο της οποίας τα κύρια αποτελέσματα φαίνονται παρακάτω. (α) (β) ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΔΙΑΦΩΝΙΑΣ ΤΟΥ AWG Η ύπαρξη των δευτερευόντων λοβών προκαλεί θόρυβο διαφωνίας από τα υπόλοιπα κανάλια του συστήµατος που αυξάνει την τιµή του BER στο δέκτη. ΕΘΝΙΚΟ ΚΑΙ ΚΑΠΟΔΙΣΤΡΙΑΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΟΠΤΙΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ Κύρια πηγή θορύβου σε ένα τέτοιο σύστημα είναι λοιπόν η ενδοκαναλική διαφωνία (στο ίδιο μήκος κύματος) η οποία προέρχεται από την ανάγκη επαναχρησιμοποίησης μήκους κύματος σε ένα αμιγώς οπτικό δίκτυο. Στα πλαίσια της έρευνας αναπτύχθηκε ένα μοντέλο υπολογισμού BER σε μία παθητική διασύνδεση N κόμβων με χρήση δρομολογητή AWG.