Enhancing Alıcı Seçiciliği ve Performansındaki Optik Filtrelerin Rolü
Modern optik iletişim sistemleri, özellikle yoğun dalga boyun eğlendirici (DWDM), alıcı bileşenleri üzerinde aşırı talepler yerine getiriyor.Veri oranları 800 Gbps ve ötesinde, bir alıcının hedef sinyalini bitişik kanallardan ayırma yeteneği, bu filtreler, alıcı tercihlerini dramatik bir şekilde geliştirir ve devre dışı bırakır ve bu efekt uygulamaları doğrulamaktadır.Bu makaleye göre yalnızca alt sistemlerin performansını arttırır.
Optik Filtreleme İlkeleri
Optik filtreler üç temel mekanizmaya güvenir: müdahale, absorpsiyon ve diffraction. İnce film müdahale filtreleri - en yaygın telecom tipi - alternatif reraktif indices ile çoklu tabakalar.Her katman, kısmi bir yansıma oluşturur ve diğerlerinden gelen küçük bir yansımaları azaltır, zararlı ısı ve bant genişliğini iptal eder.
İnce-Film Interference Filtreleri
İnce film tasarımları WDM alıcı ön uçları hakimdir. Tipik bir bant geçiş filtresi, genellikle SiO2 ve Ta2O5'in 50 kattan oluşur ve bant genişliğine sahip olarak 1 dB'ye kadar, doğrudan kanal izolasyonuna sahip olan, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte bir sıcaklık artışı sağlar.
Fiber Bragg Hogs
Bir FBG, bir dolaşım aracı ile veya alıcı ön uçları için bir geçiş formu ile kısa bir bölümdür. Tüm diğerlerini aktarırken, Bragg dalgalar ve kutuplaşma ile hassas bir şekilde şarj edilebilir.Bir FBG, alıcı ön uçları için bir filtre veya bir bant geçiş için hareket edebilir. anahtar avantajları, ücretsiz uzay optik optik ölçümlerinin yokluğudur, onları doğal olarak düşük derece düşük boyutlu ve kutuplaşma-intili.
Dizin Dalga Kılavuzları
Kahkahalar, bir dizi hız kılavuzunu genişleterek, birçok kanalda tekrarlamak için planlı ışık dalgası devresi (PLC) teknolojisini kullanır. Bir giriş dalga kılavuzundan gelen ışık, her biri kendi başına bir çıkış limanına yönlendirerek, kanal geçişli geçişli yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunanlar için otomatik olarak kullanılır.
Optik Filtre Türleri
Alıcı tasarımcıları çeşitli filtre türlerinden seçim yapabilir, her biri belirli bir bant genişliği, reddedilme, ekleme kaybı ve form faktörü için optimize edilebilir. Aşağıdaki tablo en yaygın kategoriler özetliyor.
Bandpass Filtreleri
Bandpass filtreleri, fotodiode'nun baskısını bastırdığı (ASE) daha büyük bir emisyonu iletilir (EDFA) ve dört mil karıştırma gibi tutarlı olmayan etkilerden bahsedilir. Wide bandpass filtreleri (5-50 nm), iç içe dönük bir şekilde kullanılan bir emisyon (ASE) ile bağlantılı olarak daha büyük bir ısıtılır.
Notch (Bandstop)
Notch filtreleri, her şeyi geçerken dar bir dalga boyun eğdirir.Mart-avidize edilmiş sistemlerde veya belirli lazer kaynaklarının çıktısını temizlemek için kritiktir. alıcılar için, fotodetek filtresi, bilinen bir interfering sinyalini iptal etmek için, örneğin bir izleme veya keşfedilmemiş taşıyıcı olarak.
Uzun ve Kısa Süreli Filtreler
Uzun geçiş filtreleri, L-band (1565-1625 nm) üzerinden, basit bir ⁇ kenarının %1'i gerektiğinde, C-band kaybının geçiş bandında% 15.30-15 nm) geçmesi için.
Dichroic Filtre
Dichroic (veya dichromatic) filtreler, farklı fotodetektörlere dayanan veya bir fibere göre farklı ışıklara bağlı olarak farklı seslere veya yüksek hasar ve geniş bantlara uygun olarak kullanılır.
Tuna
Modern çevik ağlar, sabit bir GHz veya sıvı kristalleri (ROADMs) ve her bir kanal dinamik olarak seçebilirler. Tunable filtreler - Fabry-Pérot etalons, MEMS tabanlı filtreler veya sıvı-kristal, silikon (LCoS) ile bir araya gelir - on iki kat daha düşük enerjili ayarlı ayarlanabilir.
Alıcı Seçiciliğinde Rol
Alıcı seçiciliği, bir hedef sinyalini geri alma yeteneği olarak tanımlanır, ancak bir kanal müdahalesi, bir frekans-bölgeci filtre olarak hareket eder ve sadece istenen ⁇ bileşenlerinin tüm olayı optik güce sahip olmasını sağlar.
Adjacent Channel Rejeksiyon
50 GHz veya 25 GHz kanalıyla DWDM sistemleri, bitişik kanallar sadece 0,5 nm (düşük 1550 nm) veya 0.2 nm ile birlikte, yüksek kenarlarla filtre, özellikle de yüksek çözünürlükte (>30 dB) kanal içi basıncın yaklaşık yüzde 0,3'ü eş kanal gücünü azaltabilir.
ASE Gürültü Suppression
EDFAs, tüm kazanç grubu boyunca genişleyen spontan bir emisyonu tanıttı. Tek bir kanal için, ASE gücü, birden çok amplifikasyon aşamasından sonra sinyal gücünü aşabilir.Fotoğrafçı paketine hemen önce yerleştirilen dar bir bant geçiş filtresi, ASE'yi 10-20 dB'ye kadar azaltır ve gerekli alıcı duyarlılığı azaltır.
Out-of-Band Rejeksiyon ve Broadband Isolation
Optik filtreler aynı zamanda süper bantlı kanallar, Raman pompa sızıntısı ve daha geniş bantlı kabloların iki noktada filtreli ve yeniden yapılandırılabilir ağlarda filtreler oluşturur.For clients in biyway, a wide block filter filterING signal by more dB.The Combusions of darband select and wideual blocked makes filter filters. For clients in biyönal systems, a wide block filter filter filter file in the back-propagating signal by more.
Optik Filtrelerin Performans Faydaları
Optik filtreler entegrasyonu, anahtar sistem ölçümlerinde ölçülebilir gelişmeler verir. Basit kanal seçiminin ötesinde filtreler daha yüksek miktar oranları, daha uzun zamanlar ve daha büyük ⁇ verimliliği sağlar.
Geliştirilmiş Signal-to-Noise Oran ve Bit-Error
Trans-grup gürültüsü ve müdahaleyi ortadan kaldırmak için, alıcının çıkışındaki elektrik SNR filtre reddedilmesine doğrudan bir oran geliştirir. Tipik 50 GHz DWDM bağlantısında, 4 nm bant geçiş filtresi OSNR'yi 5-7 dB'ye filtrelenmemiş bir alıcıya kadar artırabilir.Bu, aynı zamanda alınan güçte iki-devatan azaltımı sağlar, daha düşük yükselticilerin veya daha uzun fiber yayların kullanımını sağlar.
Artan Data Kapasite ve Spectral Verimliliği
Yüksek kanal izolasyonu, sert kanalla ağlayarak ve yüksek sipariş modülasyon formatlarına izin verir (örneğin, 64-QAM yerine QPSK) 4 b /s /Hz. Modern ROADMs, LCoS veya MEMS dizilerinden oluşan optik filtreler kullanır (örneğin, 50 dB'ye kadar lineer geçiş yapan LCoS veya MEMS serisine yapılır.
Genişletilmiş Sistem Ulaş ve Aşağı Güç Tüketimi
Geliştirilmiş SNR, sinyallerin yenilenme veya amplifikasyon gerektirenden daha fazla seyahat edebileceğini ifade eder. Uygun filtreleme ile, bağlantı marjı için% 20-40 oranında uzatılabilir, orta yükselteçlerin sayısını azaltır ve ilişkili güç çizimleri ek olarak, düşük ekleme kaybı ile filtrelenebilir (<0.5 dB) alıcı ön uçta kaybedilen gücü en aza indirmek için bağlantı marjını koruyabilir.
Meydanlar ve düşünceler
Yararlarına rağmen, optik filtreler, mühendislerin dikkatle yönetilmesi gereken pratik zorluklar ortaya koyar.
Kesion Kayıp
Her filtre küçük ama non-zero ekleme kaybı (IL) Çok aşamalı bir alıcı (örneğin, filtre + isolator + fotodiode), kümülatif IL 2 dB'yi aşabilir, bağlantı bütçesini azaltır.Gruplama türleri için 0,5 dB'yi seçin ve alıcı yansımalarını düşürmek için anti-refle kaplamalar kullanabilir.
Sıcaklık Hassasiyeti
İnce film filtrelerinin sıcaklık katsamaları tipik olarak 1-5 pm /°C aralığında, termal genişleme ve reraktif indeks değişiklikleri nedeniyle. nm bantları için, 10°C değişimi nm ile azaltılabilir - önemli bir ısı kontrolüne neden olmak için yeterlidir. Aktif sıcaklık kontrolü SiO2-Ta2O5 veya hibrid polimer-silica yığınları, T0.05 /°C'yi aşağıdan aşağıya indirebilir.
Polarizasyon Bağımlılığı
Birçok filtre türü, özellikle ince film bandı, kutuplaşma bağımlı kayıp kaybı (PDL) sergileyerek, genellikle PDL <0.1 dB'nin tek kutuplaşma sistemleri üzerinde kullanılabilir olabilir, ancak kutuplaşma-multiplexed coherent alıcılarda, güç dengesizliğine ve degrad kalitesine neden olabilir.
Maliyet vs. Performans Ticareti-Offs
Yüksek performanslı filtreler (geçici bant genişliği, dik kenarlar, düşük IL, düşük PDL) özellikle de ciltte, maliyete duyarlı erişim ağları için, tasarımcılar daha az filtre aşamalarını veya daha geniş geçiş filtrelerini tercih edebilir, daha düşük bileşen maliyeti karşılığında seçiciliği kabul edebilir.
Telekomünikasyon Uygulamalarının Ötesinde Uygulamaları
Optik filtreler, alıcı seçmenin aynı işlevine genellikle hizmet eden birçok alanda kritiktir.
Spectroskop ve Sensing
Raman ve flores spektroskopi, bandpass ve noch filtreleri yoğun Rayleigh saçılmalarından zayıf Stokes çizgilerini izole edebilir. 10 nm ve optik yoğunluk >6 bant genişliğine sahip bir filtre, ekspresyon lazer hattını ilgi alanı ile bastırabilir.
Tıbbi Görüntüleme ve Biyofotoziği
Optik koherens tomografi (OCT), geniş bir aralıkta kaynak dalga dalgasını süpürmeye yönelik filtreleri kullanıyor, derinlikli görüntüleri yaratmalıdır. Alıcı filtre SNR varyasyonlarından kaçınmak için sürekli bir bant genişliğini korumalıdır.In naxi ozometri, dual- dalga uzun filtreler ayrı kırmızı ve kızılötesi sinyalleri, non-yasadışı oksijen doygun olmayan ölçümler sağlar.
Astronomi ve Uzaktan Sensing
Ground-based and space teleskops, sub-nanometre hassaslığı ile belirli ⁇ hatları izole etmek için çok katmanlı müdahale filtreleri kullanmaktadır. Örneğin, Hubble Uzay Teleskobunun Gelişmiş Kameraları Araştırmalar için bir dizi dar bant filtrelerini görüntü hidrojen-alpha ve oksijen-III emisyon hatlarıyla aynı ilkeler çevre izlemede kullanılan uydu tabanlı hiperspectral görüntüleyici görüntüleyicileri yönetir.
Alıcılar için Optik Filtrelemede Future Trends in Optical Filtering for Alıcılar
Alıcı teknolojisinin evrimi, filtre performansının sınırlarını zorlamaya devam ediyor. Birkaç trend bir sonraki optik filtreler nesli şekillendiriyor.
Entegre Fotonik Filtreler
Silikon fotonikleri, silikon nitrit (SiN), ve indium phosphide (InP) platformlarında şimdi ayrık bileşenlere yaklaşan performansla destek vermektedir. 10.5'in üzerindeki resonatörler, düşük bant genişliğine sahip olabilirken, Mach-Zehnder interferometre lattice filtreleri, Germanyumdaki filtreleri doğrudan fotoğrafta birleştirir.
programlanabilir ve yeniden yapılandırılabilir filtreler
LCoS ve MEMS'e dayanan dalga uzun boylu anahtar kelimeler kanal sayımı, kanal genişliğine ve hıza doğru ilerlemeye devam ediyor. Bir sonraki adım, trafik modellerini veya müdahaleyi değiştirmek için gerçek zamanlı olarak adapte edilebilir filtre matriks. Makine öğrenme algoritmalarının uygulanması için uygulanır.
Narrower Band genişliyor ve Steeper Edges
Yüksek baud oranları (beyond 120 GBaud) ve ince kanal ağartıcılar (12.5 GHz) 0.1 nm veya hatta 0.05 nm bantlar ve alt-0.01 nm kenar yamaçları. Bu performans ince film dekonomisi ve termal kontrol sınırlarını zorlar. Bazı araştırma grupları fotonik filtreler ve 2D materyal bazlı empresifler (grafik, MoS2) ile fotonik filtrelerini araştırıyor.
Low-Loss ve Zero-Loss Filtreler
Komion kaybı sınırlı bir faktör olarak kalır. Eş zamanlı mükemmel absorpsiyon (CPA) ve parity-time (PT) symmetric yapıları teorik olarak kayıp veya hatta kazanç elde eden filtrelemeye izin verir. Pratik uygulamalar hala laboratuvar aşamasındadır, ancak ticaret-off reddedilme derinliği ve geçiş bandı kaybı arasında bir araya gelmeye söz verirler.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Optik filtreler, küçük koherent alıcıları, bu bileşenleri doğrudan etki kapasitesi, erişilebilirlik ve güvenilirlik sağlamak için gerekli olan modern alıcılara temeldir.Seks filtrelerinden, optik filtrelerden, tek bir DWDM kanalını küçük bir araya getiren, küçük koherent alıcıları, bu bileşenleri doğrudan etki kapasitesi, ulaşmak ve güvenilirlik sağlar. Ağ talepleri daha yüksek baud oranlarına doğru itmek için daha sıkı kanal yönlendirmeleri ve daha esnek mimarileri sağlamak için, optik filtrelerin rolü sadece büyümeye devam edecektir.