ഒപ്റ്റിക്കൽ കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ മേഖലയിൽ സ്പേഷ്യൽ ലൈറ്റ് മോഡുലേറ്ററുകളുടെ പ്രയോഗം.
ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബർ ആശയവിനിമയ സംവിധാനത്തിൽ, പ്രക്രിയയുടെ ഒപ്റ്റിക്കൽ കാരിയർ പാരാമീറ്ററുകളുടെ ആംപ്ലിറ്റ്യൂഡ്, ഫ്രീക്വൻസി, ഫേസ്, പോളറൈസേഷൻ, മറ്റ് സവിശേഷതകൾ എന്നിവ നിയന്ത്രിക്കുന്നതിനോ മാറ്റുന്നതിനോ ഭൗതിക സിഗ്നലുകളുള്ള ഒപ്റ്റിക്കൽ മോഡുലേഷൻ എന്ന് വിളിക്കുന്നു. പ്രകാശ തരംഗത്തിന്റെ സവിശേഷതകൾ ഉപയോഗിച്ച് വിവരങ്ങൾക്ക് ഉയർന്ന വേഗതയുള്ള പ്രോസസ്സിംഗും ട്രാൻസ്മിഷനും നേടുക എന്നതാണ് ഒപ്റ്റിക്കൽ മോഡുലേഷന്റെ പങ്ക്, കൂടാതെ ബാഹ്യ വൈദ്യുതകാന്തിക മണ്ഡലങ്ങളുടെ ഇടപെടലിനെ ഫലപ്രദമായി തടയാൻ കഴിയും, അതുവഴി വിവരങ്ങളുടെ പ്രചരണം കൂടുതൽ സ്ഥിരത കൈവരിക്കും. സാന്ദ്രമായ തരംഗദൈർഘ്യ ഡിവിഷൻ മൾട്ടിപ്ലക്സിംഗ് (DWDM) സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ വ്യാപകമായ പ്രയോഗവും ഫൈബർ ഒപ്റ്റിക് ട്രാൻസ്മിഷൻ ശേഷിയുടെ വലിയ വളർച്ചയും കാരണം, മൂന്നാം തലമുറ മൾട്ടി-ഫങ്ഷണൽ റീകോൺഫിഗർ ചെയ്യാവുന്ന ഒപ്റ്റിക്കൽ ഇൻസേർഷനും മൾട്ടിപ്ലക്സിംഗും (ROADM) അടിസ്ഥാനമാക്കി, അടുത്ത തലമുറ ഡൈനാമിക് ഓൾ-ഒപ്റ്റിക്കൽ നെറ്റ്വർക്ക് സാക്ഷാത്കരിക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു പ്രധാന ഉപകരണമായി തരംഗദൈർഘ്യ സെലക്ടീവ് സ്വിച്ച് (WSS) അടിസ്ഥാനമാക്കി, സമീപ വർഷങ്ങളിൽ ഒപ്റ്റിക്കൽ കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ ഫീൽഡ് ഗവേഷണ സ്ഥാപനങ്ങൾ വലിയ പ്രാധാന്യം നൽകുന്നു, കൂടാതെ ദ്രുതഗതിയിലുള്ള വികസനവും ഉണ്ടായിട്ടുണ്ട്.
LCOS-അധിഷ്ഠിത WSS ന്റെ ഗുണങ്ങൾ
ROADM സിസ്റ്റങ്ങളുടെ രൂപകൽപ്പനയെ LCoS-അധിഷ്ഠിത WSS വളരെയധികം സ്വാധീനിച്ചിട്ടുണ്ട്. മുൻകാലങ്ങളിൽ, MEMS-അധിഷ്ഠിത WSS-ന് ഓരോ ചാനലിന്റെയും അകലം മുൻകൂട്ടി നിർവചിക്കേണ്ടതുണ്ടായിരുന്നു (ഉദാഹരണത്തിന്, 100 GHz അല്ലെങ്കിൽ 50 GHz), പിന്നീട് അത് മാറ്റാൻ കഴിഞ്ഞില്ല. എന്നിരുന്നാലും, LCoS-ലെ ദശലക്ഷക്കണക്കിന് പിക്സലുകൾക്ക് ഓരോ ചാനലിന്റെയും അകലം ഏകപക്ഷീയമായി മാറ്റാൻ കഴിയും, ഇത് അൾട്രാ 100 Gbit/s യുഗത്തിൽ സ്പെക്ട്രൽ കാര്യക്ഷമത മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിന് ഫ്രീക്വൻസി റിസോഴ്സുകളെ പൂർണ്ണമായും ഉപയോഗപ്പെടുത്തുകയും ഫ്ലെക്സിബിൾ ഗ്രിഡുകളുടെ യുഗത്തിന് വഴിയൊരുക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.
LCOS കോശ ഘടന
വോൾട്ടേജ് കോൺഫിഗർ ചെയ്യുന്ന പിക്സൽ പ്ലേറ്റുകൾ കൺട്രോൾ സിലിക്കണിന്റെ മുകളിലെ പാളിയിലാണ്. ഈ പ്ലേറ്റുകൾ ദശലക്ഷക്കണക്കിന് പിക്സലുകളിൽ ഓരോന്നിനും ഒരു പ്രോഗ്രാം ചെയ്യാവുന്ന നിയന്ത്രിത വോൾട്ടേജ് നൽകുന്നു, ഇത് പ്രാഥമിക ധ്രുവീകരണത്തിന്റെ ദിശയിൽ ഒരു പ്രോഗ്രാം ചെയ്യാവുന്ന നിയന്ത്രിത ഘട്ടം കാലതാമസം സൃഷ്ടിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഭൗതികമായി, ഘട്ടം കാലതാമസം ഉയർന്ന ധ്രുവീകരണമുള്ള ലിക്വിഡ് ക്രിസ്റ്റൽ തന്മാത്രകളാണ് സൃഷ്ടിക്കുന്നത്. ഒപ്റ്റിക്കലായി, ഓരോ ലിക്വിഡ് ക്രിസ്റ്റൽ തന്മാത്രയെയും വയറിന്റെ നീളത്തിൽ സ്വതന്ത്രമായി സഞ്ചരിക്കാൻ കഴിയുന്ന ഒരു ഇലക്ട്രോൺ ഉള്ള ഒരു മിനിയേച്ചർ വയർ ആയി കണക്കാക്കാം. പിക്സൽ പ്ലേറ്റ് ചാർജ് ചെയ്തിട്ടില്ലാത്തപ്പോൾ, ഈ ലിക്വിഡ് ക്രിസ്റ്റൽ തന്മാത്രകളെല്ലാം പരന്നുകിടക്കുകയും ഒരു കാലിബ്രേഷൻ പാളിയാൽ സ്ഥാനത്ത് നിലനിർത്തുകയും പ്രകാശ തരംഗത്തിന് ലംബമായും പ്രകാശ തരംഗത്തിന്റെ ആന്ദോളന വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തിന് സമാന്തരമായും ഇരിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ലിക്വിഡ് ക്രിസ്റ്റൽ തന്മാത്രകളിലെ ക്വാസി-ഫ്രീ സ്റ്റേറ്റ് ഇലക്ട്രോണുകളും പ്രകാശ തരംഗത്തിന്റെ വൈദ്യുത മണ്ഡലവും തമ്മിലുള്ള ശക്തമായ ഇടപെടൽ താൽക്കാലികമായി ഊർജ്ജം സംഭരിക്കുകയും അതുവഴി തരംഗ പ്രക്ഷേപണം മന്ദഗതിയിലാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. വോൾട്ടേജ്-നിയന്ത്രിത പിക്സൽ പ്ലേറ്റിൽ ഉൾച്ചേർത്ത CMoS ചിപ്പിനും മുകളിലെ ഗ്ലാസിലെ ഇൻഡിയം ടിൻ ഓക്സൈഡ് പാളിക്കും ഇടയിൽ ഒരു വോൾട്ടേജ് പ്രയോഗിക്കുമ്പോൾ, ഓരോ ലിക്വിഡ് ക്രിസ്റ്റൽ തന്മാത്രയുടെയും അറ്റങ്ങൾ വിപരീത ദിശകളിലേക്ക് വലിക്കപ്പെടുന്നു. വോൾട്ടേജ് വർദ്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച്, ദ്രാവക ക്രിസ്റ്റൽ തന്മാത്രകൾ പ്രകാശ തരംഗത്തിന്റെ ദിശയുമായി കൂടുതൽ കൂടുതൽ യോജിപ്പിക്കപ്പെടുകയും തരംഗത്തിന്റെ വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തിന് കൂടുതൽ കൂടുതൽ ലംബമാവുകയും ചെയ്യുന്നു, ഇത് ദ്രാവക ക്രിസ്റ്റൽ തന്മാത്രകളും പ്രകാശ തരംഗവും തമ്മിലുള്ള ദുർബലവും ദുർബലവുമായ പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിന് കാരണമാകുന്നു, അതിനാൽ തരംഗം വേഗത്തിൽ പകരുന്നു.
LCOS-അധിഷ്ഠിത WSS-ന്റെ പ്രവർത്തന തത്വം
ഒരു സ്പേഷ്യൽ ലൈറ്റ് മോഡുലേറ്റർ LCoS-ൽ ദശലക്ഷക്കണക്കിന് അല്ലെങ്കിൽ അതിൽ കൂടുതൽ പിക്സലുകൾ ഉപയോഗിച്ച്, തലത്തിലുടനീളമുള്ള ഇൻസിഡന്റ് ലൈറ്റ് തരംഗത്തിന്റെ ആപേക്ഷിക ഘട്ടം നിയന്ത്രിക്കാനും കൂടുതൽ സങ്കീർണ്ണമായ ഘട്ടം പ്രോഗ്രാമിംഗിനായി ആംഗിൾഡ് വെർച്വൽ മിററുകൾ നിർമ്മിക്കാനും കഴിയും. വ്യത്യസ്ത തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള ചാനലുകളും വ്യത്യസ്ത ചാനൽ സ്പെയ്സിംഗും ഉള്ള ഒപ്റ്റിക്കൽ സിഗ്നലുകൾ ഫൈബർ അറേയുടെ മുകളിൽ നിന്ന് നൽകുന്നു. ഒരു ഡിഫ്രാക്ഷൻ ഗ്രേറ്റിംഗ് ഒപ്റ്റിക്കൽ സിഗ്നലിനെ LCoS-ന് മുകളിലുള്ള വ്യത്യസ്ത ആവൃത്തികളുള്ള ഒരു "മഴവില്ല്" ആയി വിഭജിക്കുന്നു. വ്യത്യസ്ത ആംഗിൾഡ് വെർച്വൽ മിററുകൾ LCoS-ന്റെ വ്യത്യസ്ത മേഖലകളിലേക്ക് നിയോഗിക്കുന്നതിന് പ്രോഗ്രാം ചെയ്യുന്നു, അതുവഴി വ്യത്യസ്ത ആവൃത്തികൾക്കായി പ്രതിഫലന കോൺ ചെറുതായി മാറ്റാൻ അവയ്ക്ക് കഴിയും. തുടർന്ന് ഡിഫ്രാക്ഷൻ ഗ്രേറ്റിംഗ് ഈ വെർച്വൽ മിററുകളിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്ത ആവൃത്തികളിൽ പ്രതിഫലിക്കുന്ന പ്രകാശത്തെ വീണ്ടും സംയോജിപ്പിക്കുന്നു, തുടർന്ന് ലെൻസ് അറേ ഫോക്കസ് ചെയ്ത് ഫൈബർ ഒപ്റ്റിക് അറേയിലേക്ക് തിരികെ കൈമാറുന്നു.
LCOS-അധിഷ്ഠിത WSS-ന്റെ അടിസ്ഥാന ഘടന
ലിക്വിഡ് ക്രിസ്റ്റലിന്റെ സ്പേഷ്യൽ ലൈറ്റ് മോഡുലേറ്ററിന് ഒരു നിശ്ചിത തരംഗദൈർഘ്യത്തിന്റെ ഘട്ടം ആവശ്യാനുസരണം മാറ്റാൻ കഴിയും, കൂടാതെ എല്ലാ ബീം റൂട്ടുകളും റിവേഴ്സിബിൾ ആണ്. ഉദാഹരണത്തിന്, ആദ്യത്തെ ഫൈബർ ഇൻപുട്ടിൽ നിന്നുള്ള എല്ലാ പ്രകാശ തരംഗദൈർഘ്യങ്ങളും, സ്പേഷ്യൽ ലൈറ്റ് മോഡുലേറ്റർ ഫേസ് മോഡുലേഷൻ വഴി, മറ്റ് N-1 തരംഗദൈർഘ്യങ്ങളും അതിന്റെ ഘട്ടം മാറ്റുന്നതിനായി, രണ്ടാമത്തെ ഫൈബർ ഔട്ട്പുട്ടിൽ നിന്ന് വീണ്ടും മൾട്ടിപ്ലക്സിലേക്ക് പ്രതിഫലിപ്പിക്കുന്നു. കൂടാതെ ഡൗൺസ്ട്രീം ഘട്ടത്തിന്റെ ആവശ്യകത വ്യത്യസ്തമായി മാറ്റാൻ കഴിയും, അത് മൂന്നാമത്തെ ഫൈബറിൽ നിന്ന് ഔട്ട്പുട്ട് ആകാം, അനുബന്ധ സിഗ്നൽ ഡൗൺസ്ട്രീം ശാഖയിലേക്ക് കൈമാറാൻ കഴിയും.
LCOS-അധിഷ്ഠിത WSS ഫേസ് ചേഞ്ച് റൂട്ടിംഗ് സ്കീമാറ്റിക്
LCOS-അധിഷ്ഠിത WSS ന്റെ ഗുണങ്ങൾ
(1) തരംഗദൈർഘ്യ-സ്വതന്ത്രം: ഓരോ അപ്സ്ട്രീം, ഡൗൺസ്ട്രീം പോർട്ടുകളും ഏത് തരംഗദൈർഘ്യത്തിലേക്കും പുനഃക്രമീകരിക്കാൻ കഴിയും;
(2) ദിശാ-സ്വതന്ത്രം: ഓരോ അപ്സ്ട്രീം, ഡൗൺസ്ട്രീം പോർട്ടുകളും ഏത് ദിശയിലേക്കും പുനഃക്രമീകരിക്കാൻ കഴിയും;
(3) മത്സരക്ഷമതയില്ലാത്തത്: വ്യത്യസ്ത ദിശകളിലുള്ള ഒരേ തരംഗദൈർഘ്യം മുകളിലേക്കും താഴേക്കും വഴക്കമുള്ളതാകാം;
(4) ഫ്ലെക്സിബിൾ ഗ്രിഡ്: മികച്ച സ്പെക്ട്രൽ കാര്യക്ഷമത കൈവരിക്കാൻ കഴിയും;
(5) വഴക്കമുള്ള ബാൻഡ്വിഡ്ത്തും കുറഞ്ഞ വൈദ്യുതി ഉപഭോഗവും;
തീർച്ചയായും, LCOS-അധിഷ്ഠിത WSS ഉപകരണങ്ങൾക്കും അവയുടെ സാങ്കേതിക ബുദ്ധിമുട്ടുകൾ ഉണ്ട്, ഉദാഹരണത്തിന് ഫ്രിഞ്ച് ഫീൽഡ് ഇഫക്റ്റുകൾ മൂലമുണ്ടാകുന്ന കുറഞ്ഞ ഡിഫ്രാക്ഷൻ കാര്യക്ഷമത, ശബ്ദം, ക്രോസ്സ്റ്റോക്ക് മുതലായവ, എന്നാൽ പുതിയ തലമുറയിലെ ഓൾ-ഒപ്റ്റിക്കൽ നെറ്റ്വർക്കുകളുടെ നിറമില്ലാത്ത, ഡീറക്ഷൻലെസ്, കണ്ടൻഷൻലെസ്, ഫ്ലെക്സിബിൾ ഗ്രിഡ് എന്നിവയുടെ ആവശ്യകതകൾക്ക് അവ വളരെ അനുയോജ്യമായതിനാൽ അവ കൂടുതൽ കൂടുതൽ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിച്ചുവരുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, പുതിയ തലമുറയിലെ നിറമില്ലാത്ത, ഡീറക്ഷൻലെസ്, കണ്ടൻഷൻലെസ്, ഫ്ലെക്സിബിൾ ഗ്രിഡ് എന്നിവയുടെ ആവശ്യകതകൾക്ക് ഇത് വളരെ അനുയോജ്യമായതിനാൽ ഇത് കൂടുതൽ കൂടുതൽ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിച്ചുവരുന്നു.