Integrated versus Free-Space Optica

Integrated versus Free-Space Optical Devices
In free-space optical systems, operations such as switching, attenuation, and diffraction
are typically performed in the focal and/or collimated planes, where the beam’s wavefront
is planar [2]. The region between these planes, where the propagating beam diverges or
converges, is seldom used for any optical signal processing. To contrast, in integratedoptics,
the light is literally confined into one (or several) modes of the waveguide. Each
mode, as it propagates through the waveguide, retains its shape, its size, and most
importantly, its planar wavefront; hence, the light is in a “processing-receptive” state
along its entire journey through the PLC.
Furthermore, PLCs offer a robust monolithic platform for optical devices because the
routing and functional components are integrated onto the same wafer. Typically PLC
devices require only temperature control and hermetic sealing. Free-space optical devices,
in contrast, suffer from the daunting task of assembling all pre-mounted bulk optic
components into a thermally stable and hermetically sealed optomechanical package.
Chapter 1. Introduction 3
8 Channel 100 GHz
Mux/Demux
Free-Space Optics
126 x 93 x 10 mm
40 Channel 100 GHz
Mux/Demux
PLC (AWG)
135 x 65 x 14 mm
(a) (b)
Spherical Mirror
LC/
MEMS
Grating
Front End
Figure 1.2: Comparison of two JDSU 100 GHz multiplexer/demultiplexer units: (a) built
using PLCs, (b) built using free-space optics.
A comparison of two 100 GHz mutiplexer/demultiplexer units (JDS Uniphase) is
shown in Fig. 1.2, built using (a) arrayed waveguide grating (AWG) PLC technology,
and (b) laser-welded free-space optics. Beneath the picture of the PLC package in figure
(a) is a picture of the actual AWG PLC; beneath the free-space optical package in figure
(b) is a schematic of the bulk components and the beam-paths through the device. While
the dimensions of both packages are similar, the AWG PLC unit is capable of handling 40
WDM channels, while the laser-welded free-space unit is only capable of handling eight.
As illustrated by the above example, integrated optical devices provide a robust platform
upon which to perform signal processing, allowing for increased functional density,
reduced device sizes, and improved manufacturability.

Kết quả (Việt) 1:

Integrated versus Free-Space Optical DevicesIn free-space optical systems, operations such as switching, attenuation, and diffractionare typically performed in the focal and/or collimated planes, where the beam’s wavefrontis planar [2]. The region between these planes, where the propagating beam diverges orconverges, is seldom used for any optical signal processing. To contrast, in integratedoptics,the light is literally confined into one (or several) modes of the waveguide. Eachmode, as it propagates through the waveguide, retains its shape, its size, and mostimportantly, its planar wavefront; hence, the light is in a “processing-receptive” statealong its entire journey through the PLC.Furthermore, PLCs offer a robust monolithic platform for optical devices because therouting and functional components are integrated onto the same wafer. Typically PLCdevices require only temperature control and hermetic sealing. Free-space optical devices,in contrast, suffer from the daunting task of assembling all pre-mounted bulk opticcomponents into a thermally stable and hermetically sealed optomechanical package.Chapter 1. Introduction 38 Channel 100 GHzMux/DemuxFree-Space Optics126 x 93 x 10 mm40 Channel 100 GHzMux/DemuxPLC (AWG)135 x 65 x 14 mm(a) (b)Spherical MirrorLC/MEMSGratingFront EndFigure 1.2: Comparison of two JDSU 100 GHz multiplexer/demultiplexer units: (a) builtusing PLCs, (b) built using free-space optics.Một so sánh hai đơn vị mutiplexer/demultiplexer 100 GHz (JDS Uniphase)Hiển thị trong hình 1.2, được xây dựng bằng cách sử dụng (a) waveguide arrayed song cửa, lưới công nghệ (AWG) PLC,và (b) không gian miễn phí Hàn laser quang học. Bên dưới hình ảnh của các gói phần mềm PLC trong hình(a) là một hình ảnh của PLC AWG thực tế; bên dưới các gói phần mềm miễn phí không gian quang trong hình(b) là một sơ đồ của các thành phần với số lượng lớn và chùm-con đường thông qua điện thoại. Thời gianKích thước của cả hai gói là tương tự, các đơn vị AWG PLC là khả năng xử lý 40WDM kênh, trong khi hàn laser không gian miễn phí đơn vị là chỉ có khả năng xử lý tám.Như minh họa bằng ví dụ trên, tích hợp các thiết bị quang học cung cấp một nền tảng mạnh mẽmà thực hiện xử lý tín hiệu, cho phép tăng mật độ chức năng,thiết bị giảm kích thước, và cải thiện khả.

Kết quả (Việt) 2:

Tích hợp so với Free-Space Thiết bị quang
Trong các hệ thống quang học không gian tự do, hoạt động như chuyển mạch, suy giảm, và nhiễu xạ
thường được thực hiện trong các đầu mối và / hoặc máy bay chuẩn trực, nơi đầu sóng của chùm
là phẳng [2]. Các khu vực giữa các máy bay, nơi chùm tia tuyên truyền phân kỳ hay
hội tụ, hiếm khi được sử dụng cho bất kỳ xử lý tín hiệu quang. Để tương phản, trong integratedoptics,
ánh sáng là nghĩa đen chỉ giới hạn vào một (hoặc vài) chế độ của ống dẫn sóng. Mỗi
chế độ, khi nó truyền qua ống dẫn sóng, vẫn giữ được hình dạng của nó, kích thước của nó, và nhất
quan trọng, đầu sóng phẳng của nó; do đó, ánh sáng là một "gia công tiếp nhận" nhà nước
cùng toàn bộ hành trình của mình thông qua PLC.
Hơn nữa, PLC cung cấp một nền tảng nguyên khối mạnh mẽ cho các thiết bị quang học bởi vì các
tuyến và các thành phần chức năng được tích hợp vào wafer cùng. Điển hình PLC
thiết bị chỉ cần kiểm soát nhiệt độ và niêm phong kín. Thiết bị quang học không gian tự do,
ngược lại, bị các nhiệm vụ khó khăn của lắp ráp tất cả các quang lớn trước gắn
các thành phần vào một gói kính hiển ổn định nhiệt và hàn kín.
Chương 1. Giới thiệu 3
8 kênh 100 GHz
Mux / Demux
Free-Space Optics
126 x 93 x 10 mm
40 kênh 100 GHz
Mux / Demux
PLC (AWG)
135 x 65 x 14 mm
(a) (b)
Hình cầu Gương
LC /
MEMS
Grating
Front End
Hình 1.2: So sánh hai JDSU 100 GHz đơn vị multiplexer / demultiplexer: (a) được xây dựng
sử dụng PLC, (b) xây dựng sử dụng quang học không gian.
một so sánh của hai đơn vị mutiplexer / demultiplexer 100 GHz (JDS Uniphase) được
thể hiện trong hình. 1.2, được xây dựng sử dụng (a) ống dẫn sóng dàn trận lưới công nghệ (AWG) PLC,
và (b) quang học không gian hàn laser. Bên dưới ảnh của gói PLC trong hình
(a) là một hình ảnh của AWG PLC thực tế; bên dưới các gói quang học không gian tự do trong hình
(b) là một sơ đồ của các thành phần số lượng lớn và các chùm đường dẫn thông qua các thiết bị. Trong khi
kích thước của cả hai gói là tương tự, các đơn vị AWG PLC có khả năng xử lý 40
kênh WDM, trong khi đơn vị không gian tự do công nghệ hàn laser chỉ có khả năng xử lý tám.
Như được minh họa bằng các ví dụ trên, các thiết bị quang học tích hợp cung cấp một mạnh mẽ nền tảng
mà trên đó để thực hiện xử lý tín hiệu, cho phép tăng mật độ chức năng,
giảm kích thước thiết bị, và cải thiện manufacturability.