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TFCalc (ティーエフカルク)
コーティングデザイン

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WDM や DWDM フィルターの仲間

※注: このページは 2000 年に書かれたものです。このとき WDM フィルターのデザインには限度がありました。今 TFCalc 3.5 と TFCalc/WDM により、広範囲の WDM や DWDM フィルターをデザインできるようになっています。

多くの人たちが WDM フィルターのサンプルを求めています。この種の帯域コーティングは、光ファイバーケーブルを通過する複数のレーザー線 (例えばチャネル) の 透過をコントロールするために、通信産業で使用されます。WDM は Wavelength Division Multiplexing のことです。 DWDM は Dense WDM のことで、レーザー波長の間隔を密にしてより多くの情報を送ることができます。これらのフィルターは通常、1550 nm に近い波長のためにデザインされます。

  • 我々は WDM フィルターの次の4つを考慮します。
    Spacing (GHz)   Spacing (nm)    Channels    Bandwidth (nm)
    400             3.2              8            0.8
    200             1.6             16            0.5
    100             0.8             32            0.2
    50             0.4             64            0.1
    

これはチャネルの中心から中心の間隔を周波数の単位と波長の単位で表示しています。これで分かるように、間隔が密なほどチャネル数が増えます。この表はまた、これらのフィルターの帯域幅が極めて狭くなることを示しています。(この種のフィルターでは、帯域幅は 1 dB で測定されます。これはほぼ 79.4% の透過レベルです)。チャネル間の干渉を減らすために、隣のチャネルの送信を遮る必要があります。これは、次のチャネルの位置において、概して 30 dB (たとえば 0.1%) です。

  • 我々は次のデザインを考えました:
    GLASS
    (HL)^N H          reflector
    2L                cavity
    (HL)^(2N+1) H     reflector
    2L                cavity
    (HL)^(2N+1) H     reflector
    2L                cavity
    (HL)^N H          reflector
    GLASS
    

ここで L は低インデックス (1.434) 物質、H は高インデックス (2.1) 物質、GLASS (インデックス 1.52) は入射と射出媒質で、N は一連のデザインを得るために我々が変更する整数パラメーターです。このデザインは他のインデックスでも働きますが、この例ではこれらのインデックスを使います。すべての厚さは 1550 nm で測定された四分の一波長単位です。デザインの右側に、それぞれの役割を示しました。すなわち、レフレクターとして働くかキャビティーとして働くかです。WDM フィルターの興味深いケースは N = 7, 8, 9, 10 です。それぞれのレイヤー数は 95, 107, 119, 131 になります。

次のプロットは4つのデザインのパフォーマンスを示しています。それぞれのコーティングのために帯域幅がおよそ二分割されることに注意してください。これは新しい WDM が必要とするからです。

この例はある種の WDM フィルターを説明していますが、その他に多くの可能性があります。たとえばフィルターの、帯域幅、パスバンドリップル、スロープ、および角度によるパフォーマンスを、次の方法で変更できます:

  • キャビティの厚さを増し (たとえば 4L, 6L, のように)、
  • ベキ数 N と 2N+1 を変更し、
  • レフレクターの H や L レイヤーを 3H や 3L に変更し、
  • H と L のインデックスを変更し、
  • H と L に中間インデックスを加える。