آپٹیکل کمیونیکیشن فیلڈ میں مقامی لائٹ ماڈیولٹرز کا اطلاق

آپٹیکل فائبر کمیونیکیشن سسٹم میں جسمانی سگنلز کے ساتھ طول و عرض، فریکوئنسی، فیز، پولرائزیشن اور عمل کے آپٹیکل کیریئر پیرامیٹرز کی دیگر خصوصیات کو کنٹرول کرنے یا تبدیل کرنے کے عمل کو آپٹیکل ماڈیولیشن کہا جاتا ہے۔ آپٹیکل ماڈیولیشن کا کردار یہ ہے کہ معلومات کو تیز رفتار پروسیسنگ اور ٹرانسمیشن حاصل کرنے کے لیے خود روشنی کی لہر کی خصوصیات کو استعمال کرنے کی اجازت دی جائے، اور یہ مؤثر طریقے سے بیرونی برقی مقناطیسی شعبوں کی مداخلت کو روک سکتا ہے، تاکہ معلومات کا پھیلاؤ زیادہ مستحکم ہو۔ گھنے ویو لینتھ ڈویژن ملٹی پلیکسنگ (DWDM) ٹکنالوجی کے وسیع اطلاق اور فائبر آپٹک ٹرانسمیشن کی صلاحیت میں بہت زیادہ اضافہ کے ساتھ، SDH ٹیکنالوجی پر طویل عرصے سے زیادہ بوجھ ڈالا گیا ہے، طول موج کے سلیکٹیو سوئچ (WSS) کی بنیاد پر ملٹی فنکشنل ری کنفیگر ایبل آپٹیکل انسرشن اور ملٹی پلیکسنگ (ROADM) کی تیسری نسل کے طور پر اگلی نسل کے نیٹ ورک کے تمام کلیدی نظام کو حقیقی بنانے کے لیے۔ آپٹیکل کمیونیکیشن فیلڈ ریسرچ اداروں کی طرف سے حالیہ برسوں میں بہت اہمیت دیتے ہیں، اور تیزی سے ترقی کی گئی ہے.

LCOS پر مبنی WSS کے فوائد

LCoS پر مبنی WSS نے ROADM سسٹمز کے ڈیزائن کو گہرا متاثر کیا ہے۔ ماضی میں، MEMS پر مبنی WSS کے لیے ہر چینل کے وقفہ کو پہلے سے طے کرنے کی ضرورت تھی (مثال کے طور پر، 100 GHz یا 50 GHz) اور بعد میں اسے تبدیل نہیں کیا جا سکتا تھا۔ تاہم، LCoS پر موجود لاکھوں پکسلز ہر چینل کے وقفہ کو من مانی طور پر تبدیل کر سکتے ہیں، جو الٹرا 100 Gbit/s دور میں سپیکٹرل کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے فریکوئنسی وسائل کو مکمل طور پر استعمال کرتا ہے اور لچکدار گرڈز کے دور کو کھولتا ہے۔

LCOS سیل کا ڈھانچہ

پکسل پلیٹیں جو وولٹیج کو ترتیب دیتی ہیں وہ کنٹرول سلکان کی اوپری تہہ پر ہوتی ہیں۔ یہ پلیٹیں لاکھوں پکسلز میں سے ہر ایک کو قابل پروگرام کنٹرول شدہ وولٹیج دیتی ہیں جو بنیادی پولرائزیشن کی سمت میں قابل پروگرام کنٹرول شدہ مرحلے میں تاخیر پیدا کرنے کے لیے استعمال ہوتی ہے۔ جسمانی طور پر، مرحلے میں تاخیر انتہائی پولرائزڈ مائع کرسٹل مالیکیولز سے پیدا ہوتی ہے۔ بصری طور پر، ہر مائع کرسٹل مالیکیول کو ایک چھوٹے تار کے طور پر سوچا جا سکتا ہے جس میں ایک الیکٹران تار کی لمبائی کے ساتھ حرکت کرنے کے لیے آزاد ہے۔ جب پکسل پلیٹ کو چارج نہیں کیا جاتا ہے، تو یہ مائع کرسٹل مالیکیول تمام فلیٹ پڑے ہوتے ہیں اور ایک انشانکن تہہ کے ذریعے اپنی جگہ پر رکھے جاتے ہیں اور روشنی کی لہر کے لیے کھڑے ہوتے ہیں اور روشنی کی لہر کے دوغلے برقی میدان کے متوازی ہوتے ہیں۔ مائع کرسٹل مالیکیولز میں نیم فری سٹیٹ الیکٹرانوں اور روشنی کی لہر کے برقی میدان کے درمیان مضبوط تعامل عارضی طور پر توانائی کو ذخیرہ کرتا ہے جس سے لہر کی ترسیل سست ہو جاتی ہے۔ جب وولٹیج ریگولیٹڈ پکسل پلیٹ میں سرایت شدہ CMOS چپ اور اوپری شیشے پر موجود انڈیم ٹن آکسائیڈ کی تہہ کے درمیان وولٹیج کا اطلاق ہوتا ہے، تو ہر مائع کرسٹل مالیکیول کے سرے مخالف سمتوں میں کھینچے جاتے ہیں۔ جیسے جیسے وولٹیج میں اضافہ ہوتا ہے، مائع کرسٹل مالیکیول روشنی کی لہر کی سمت کے ساتھ زیادہ سے زیادہ منسلک ہوتے جاتے ہیں اور لہر کے برقی میدان کے ساتھ زیادہ سے زیادہ کھڑے ہوتے جاتے ہیں، جس کے نتیجے میں مائع کرسٹل مالیکیولز اور روشنی کی لہر کے درمیان ایک کمزور اور کمزور تعامل ہوتا ہے، لہٰذا لہر تیزی سے منتقل ہوتی ہے۔

LCOS پر مبنی WSS کے کام کرنے کا اصول

مقامی لائٹ ماڈیولیٹر LCoS پر لاکھوں یا اس سے زیادہ پکسلز کا استعمال کرتے ہوئے، پورے ہوائی جہاز میں واقع روشنی کی لہر کے متعلقہ مرحلے کو کنٹرول کیا جا سکتا ہے، اور زیادہ پیچیدہ مرحلے کے پروگرامنگ کے لیے زاویہ والے ورچوئل آئینے کو گھڑا جا سکتا ہے۔ مختلف طول موج کے چینلز اور مختلف چینل کے وقفے کے ساتھ آپٹیکل سگنلز فائبر سرنی کے اوپر سے کھلائے جاتے ہیں۔ ایک ڈفریکشن گریٹنگ آپٹیکل سگنل کو LCoS پر مختلف فریکوئنسیوں کے "رینبو" میں تقسیم کرتی ہے۔ مختلف زاویہ والے ورچوئل آئینے کو ایل سی او ایس کے مختلف علاقوں میں تفویض کرنے کے لیے پروگرام بنایا گیا ہے تاکہ وہ مختلف فریکوئنسیوں کے لیے عکاسی کے زاویے کو قدرے تبدیل کر سکیں۔ ڈِفریکشن گریٹنگ پھر مختلف فریکوئنسیوں پر ان ورچوئل آئینے سے منعکس ہونے والی روشنی کو دوبارہ جوڑتی ہے، جس کے بعد لینس اری کے ذریعے فوکس کیا جاتا ہے اور فائبر آپٹک سرنی میں واپس منتقل کیا جاتا ہے۔

LCOS پر مبنی WSS کا بنیادی ڈھانچہ

مائع کرسٹل کا مقامی روشنی ماڈیولیٹر ضرورت کے مطابق ایک مخصوص طول موج کے مرحلے کو تبدیل کر سکتا ہے، اور بیم کے تمام راستے الٹ سکتے ہیں۔ مثال کے طور پر، پہلے فائبر ان پٹ سے تمام روشنی کی طول موجیں، مقامی لائٹ ماڈیولر فیز ماڈیولیشن کے ذریعے، اسی کے مرحلے کو تبدیل کرنے کے لیے دیگر N-1 طول موج، دوسرے فائبر آؤٹ پٹ سے دوبارہ ملٹی پلیکس کی طرف جھلکتی ہیں۔ اور نیچے کی دھارے کے مرحلے کی ضرورت کو مختلف طریقے سے تبدیل کیا جا سکتا ہے، یہ تیسرے فائبر سے آؤٹ پٹ ہو سکتا ہے، متعلقہ سگنل نیچے کی شاخ میں منتقل کیا جا سکتا ہے۔

ایل سی او ایس پر مبنی ڈبلیو ایس ایس فیز چینج روٹنگ اسکیمیٹک

LCOS پر مبنی WSS کے فوائد

(1) طول موج سے آزاد: ہر اپ اسٹریم اور ڈاون اسٹریم پورٹ کو کسی بھی طول موج پر دوبارہ ترتیب دیا جاسکتا ہے۔

(2) سمت سے آزاد: ہر اپ اسٹریم اور ڈاون اسٹریم پورٹ کو کسی بھی سمت میں دوبارہ ترتیب دیا جاسکتا ہے۔

(3) غیر مسابقتی: مختلف سمتوں میں ایک ہی طول موج لچکدار طریقے سے اوپر اور نیچے ہوسکتی ہے۔

(4) لچکدار گرڈ: بہتر سپیکٹرل کارکردگی کو محسوس کیا جا سکتا ہے؛

(5) لچکدار بینڈوتھ اور کم بجلی کی کھپت؛

بلاشبہ، LCOS پر مبنی WSS ڈیوائسز میں بھی اپنی تکنیکی مشکلات ہیں، جیسے کہ فرنج فیلڈ ایفیکٹس، شور اور کراس اسٹالک وغیرہ کی وجہ سے کم تفاوت کی کارکردگی، لیکن ان کا زیادہ سے زیادہ استعمال کیا جاتا رہا ہے کیونکہ وہ کلر لیس، ڈیریکشن لیس، کنٹینشن لیس اور لچکدار گرڈ کی ضروریات کے لیے بہت موزوں ہیں۔ تاہم، یہ زیادہ سے زیادہ وسیع پیمانے پر استعمال ہوتا رہا ہے کیونکہ یہ نئی نسل کی بے رنگ، بے ساختہ، بے قابو اور لچکدار گرڈ کی ضروریات کے لیے بہت موزوں ہے۔