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AWG 阵列波导光栅


AWG(Arrayed Waveguide Grating)是密集波分复用系统(DWDM)中的首选技术。一组具有相等长度差的阵列波导形成的光栅,使用具有分波的能力。其原理为:含有多个波长的复用信号光经中心输入信道波导输出后,在输入平板波导内发生衍射,到达输入凹面光栅上进行功率分配,并耦合进入阵列波导区。

AWG(Arrayed Waveguide Grating)是密集波分复用系统(DWDM)中的首选技术。一组具有相等长度差的阵列波导形成的光栅,使用具有分波的能力。其原理为:含有多个波长的复用信号光经中心输入信道波导输出后,在输入平板波导内发生衍射,到达输入凹面光栅上进行功率分配,并耦合进入阵列波导区。因阵列波导端面位于光栅圆的圆周上,所以衍射光以相同的相位到达阵列波导端面上。经阵列波导传输后,因相邻的阵列波导保持有相同的长度差ΔL,因而在输出凹面光栅上相邻阵列波导的某一波长的输出光具有相同的相位差,对于不同波长的光此相位差不同,于是不同波长的光在输出平板波导中发生衍射并聚焦到不同的输出信道波导位置,经输出信道波导输出后完成了波长分配即解复用功能。这一过程的逆过程,即如果信号光反向输入,则完成复用功能,原理相同。


阵列波导光栅(arrayed waveguide grating, 简称AWG), 其主要由两个罗兰圆和一系列不同长度的波导构成,如下图所示,

AWG 阵列波导光栅


不同波长的光从同一端口进入到左侧的罗兰圆中,在其中进行自由传输。当进入到波导阵列时,由于波导长度的区别,不同波长的光将积累不同的相位差,最终经过右侧的罗兰圆,传输到不同的通道中。两个罗兰圆区域可视为平板波导。


AWG的典型光谱如下图所示,插损一般在2-3dB左右,串扰为-20dB左右,其光谱为高斯型。

AWG 阵列波导光栅

AWG的插损主要来源于输入/输出波导与罗兰圆连接处模场的不匹配,以及输出波导处相邻端口之间区域对光场的反射。为了降低插损,可通过MMI型结构和bi-level型的taper来改善。由于波导宽度的加工误差,以及波导厚度的不均匀,这些都将导致通道中心波长的漂移。因此通常将波导宽度加宽,并通过热调的方法来调节中心波长。


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