DISPOSITIVO AWG (Arrayed Waveguide Grating) PARA LA MULTIPLEXACIÓN Y DEMULTIPLEXACIÓN DE SEÑALES SINTONIZABLE Y MÉTODO DE SINTONIZACIÓN DE DICHO DISPOSITIVO.

Dispositivo AWG (Arrayed Waveguide Grating) para la multiplexación y demultiplexación de señales sintonizable y método de sintonización de dicho dispositivo.

La presente invención está dirigida a un dispositivo AWG, del inglés Arrayed Waveguide Grating, denominación que no dispone de una traducción adecuada al español. El dispositivo AWG es un dispositivo de óptica integrada que permite la introducción de una señal compuesta por varias señales multiplexadas por división en longitud de onda a través de un puerto de entrada de tal modo que a la salida se obtiene una señal demultiplexada con cada componente saliendo por un puerto distinto. Si la señal multiplexada se cambia a otro puerto de entrada, las señales demultiplexadas aparecen en puertos distintos, pero siempre siguiendo una relación establecida. La presente invención permite la sintonización del dispositivo AWG haciendo uso de ondas acústicas estacionarias de tal modo que las guías ópticas excitadas acústicamente se encuentran excitadas según una onda acústica lineal.

DISPOSITIVO AWG !Arrayed Waveguide Grating) PARA LA MULTIPLEXACiÓN Y DEMULTIPLEXACIÓN DE SEÑALES SINTONIZABLE y MÉTODO DE SINTONIZACiÓN DE DICHO DISPOSITIVO

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OBJETO DE LA INVENCiÓN

lO 15 La presente invención está dirigida a un dispositivo AWG, del inglés Arraved Waveguide Grating, denominación que no dispone de una traducción adecuada al español. El dispositivo AWG es un dispositivo de óptica integrada que permite la introducción de una señal compuesta por varias señales multiplexadas por división en longitud de onda a través de un puerto de entrada de tal modo que a la salida se obtiene una señal demultiplexada con cada componente saliendo por un puerto distinto. Si la señal multiplexada se cambia a otro puerto de entrada, las señales demultiplexadas aparecen en puertos distintos, pero siempre siguiendo una relación establecida.

20 La presente invención permite la sintonización del dispositivo AWG haciendo uso de ondas acústicas estacionarias de tal modo que las guías ópticas excitadas acústicamente se encuentran excitadas según una onda acústica lineal.

25 30 ANTECEDENTES DE LA INVENCiÓN Tal V como se ha definido, el dispositivo AWG es un dispositivo de óptica integrada que lleva a cabo la demultiplexación de una señal compuesta de tal modo que una vez introducida la señal compuesta en una entrada, las señales demultiplexadas se obtienen en los múltiples puertos de salida. La salida por la que se obtiene cada una de las señales demultiplexadas está determinada por el diseño del AWG.

35 Si bien en una onda la longitud de onda es el inverso de la frecuencia V por lo tanto son parámetros que definen iguales propiedades, a lo largo de la descripción (a no ser que se especifique otra cosa) se reserva el término frecuencia para la señal

acústica y el término longitud de onda para la señal óptica.

Describiendo la configuración básica de un AWG tal y como se conoce en el estado de la técnica, éste está formado por:

• uno o más puertos de entrada constituidos por guias ópticas,

• una pluralidad de puertos de salida constituidos por guias ópticas,

• un primer acoplador óptico para el mezclado de los puertos de entrada óptica,

• un segundo acoplador óptico de mezclado y salida para los puertos de salida óptica,

• un conjunto de guias ópticas con longitudes crecientes conectando el primer acopiador óptico con el segundo acoplador óptico de tal modo que permiten el multiplexado/demultiplexado de las señales transmitidas.

Supongamos por simplicidad que el dispositivo AWG dispone de una única entrada. La señal compuesta que entra por esta entrada es distribuida mediante el primer acoplador óptico sobre todo el conjunto de guias ópticas con longitudes crecientes. La señal óptica que viaja por cada una de las guias alcanzará el segundo acopiador óptico. Dado que cada guía óptica tiene una longitud distinta, el recorrido también será distinto.

El conjunto de guias ópticas con longitudes crecientes da lugar a una selección de puertos de salida dependiendo de la frecuencia de la señal óptica debido a un fenómeno de interferencia constructiva que hace que la luz difracte en un puerto u otro.

La longitud fija del conjunto de guias con longitudes crecientes hace que el modo en el que se distribuyen las salidas dependiendo de la entrada esté ya prefijado en el momento del diseño y que esta distribución no pueda cambiar durante su funcionamiento.

Si en lugar de una única entrada el dispositivo comprende más de una entrada, para cada entrada existe una distribución de salidas. No obstante, la distribución de las salidas seguirá estando preestablecida en el momento del diseño y no podrá cambiar durante el funcionamiento.

Por ejemplo, si se introduce la señal multiplexada por el puerto de entrada 1, la señal demultiplexada con longitud de onda A, saldrá por el puerto de salida 1, la señal A2, saldrá por el puerto de salida 2, la señal A3 saldrá por el puerto de salida 3, etc. Pero si el puerto de entrada de la señal multiplexada es el puerto de entrada 2, la señal demultiplexada con longitud de onda A, saldrá por el puerto de salida 2, la señal A2 saldrá por el puerto de salida 3, la señal A3 saldrá por el puerto de salida 4 y así sucesivamente. Así, la relación entre la entrada y la salida sigue estando preestablecida.

Una forma de conseguir evitar esta limitación consiste en modificar el índice de refracción de las guías ópticas por las que viaja la señal óptica. De este modo se modifican las condiciones de propagación de la luz por el interior de dichas guías yel comportamiento del AWG puede cambiar durante su funcionamiento.

En el estado de la técnica se conocen propuestas de soluciones técnicas orientadas a modificar el índice de refracción para permitir la sintonización del AWG. En particular la solicitud de patente con número de publicación US2002/0080715Al describe y reivindica un primer método de variación del índice de refracción modificando la temperatura de las guías.

Si bien este modo de modificar el índice de refracción es factible, los cambios de temperatura no son inmediatos y requieren de un tiempo de transición elevado. La inercia térmica impide que este cambio sea casi instantáneo.

En esta misma solicitud US2002/0080715Al se considera la posibilidad de utilizar ondas acústicas ya que éstas modifican también el índice de refracción. Aunque esta solución se indica de forma genérica e incluso se reivindica, la propia solicitud reconoce que no es viable ya que se requiere un índice de variación constante. La solicitud de patente no describe una solución a este problema.

La presente invención resuelve el problema anterior estableciendo un modo particular de excitación acústica sobre las guías ópticas. El resultado es una sintonización del AWG cuya respuesta de cambio es casi instantánea. La invención se extiende igualmente a diversas configuraciones que dan lugar a dispositivos particulares que se benefician de la posibilidad de sintonización del AWG.

DESCRIPCiÓN DE LA INVENCiÓN

La presente invención consiste en un AWG que es sintonizable acústicamente. El AWG de acuerdo a la invención comprende:

• uno o más puertos de entrada constituidos por guías ópticas, Estos son los puertos por los que se introduce la señal (las señales, en el caso de más puertos de entrada) compuesta por varias señales multiplexadas por división en longitud de onda.

• una pluralidad de puertos de salida constituidos por guías ópticas, Una vez demultiplexada la señal (las señales, en el caso de más puertos de entrada) , cada señal diferenciada de las otras en su longitud de onda sale por una salida distinta. La sintonización del AWG será la que permita cambiar las distribuciones posibles de las señales de salida a lo largo del conjunto de puertos de salida.

• un primer acoplador óptico para el mezclado de los puertos de entrada óptica, Este primer acoplador óptico es el que permite distribuir la entrada sobre distintas guías ópticas, las que se introducen un poco más adelante.

• un segundo acoplador óptico de mezclado y salida para los puertos de salida ópti-

El segundo acoplador óptico recoge las señales distribuidas por el primer acoplador óptico tras haber recorrido distancias distintas.

• un conjunto de guías ópticas con longitudes crecientes conectando el primer acopiador óptico con el segundo acoplador óptico de tal modo que permiten el multiplexado/demultiplexado de las señales transmitidas, Este conjunto de guías ópticas es la clave de la demultiplexación ya que al ser de distintas longitudes los haces que viajan a través de una u otra guía lo hacen con longitudes de recorrido también distinto.

A partir de estos elementos, la invención incorpora adicionalmente dos componentes:

• un soporte adaptado para la transmisión de ondas acústicas superficiales para la excitación acústica de: • o bien del conjunto de guías ópticas conectando el primer y el segundo acopiador óptico estando éstas ordenadas según su longitud creciente,

• o bien de las guías ópticas de los puertos de entrada; estando los guias a excitar situadas en el soporte espaciadas entre si.

• al menos un transductor de excitación acústica dispuesto en el soporte para trans

misión de ondas acústicas superficiales,

El transductor de excitación acústica permite emitir una onda acústica superficial que se propaga a través del soporte. Este soporte ha de estar compuesto por un material que favorezca la transmisión de ondas...

1. Dispositivo AWG (Arrayed Waveguide Grating) para la multiplexación y demultiplexación de señales sintonizable que comprende:

• uno o más puertos de entrada (3) constituidos por guías ópticas,

• una pluralidad de puertos de salida (4) constituidos por guías ópticas,

• un primer acoplador óptico (1) para el mezclado de los puertos de entrada (3) óptica,

• un segundo acoplador óptico (2) de mezclado y salida para los puertos de salida (4) óptica,

• un conjunto de guías ópticas (5) con longitudes crecientes conectando el primer acoplador óptico (1) con el segundo acoplador óptico (2) de tal modo que permiten el multiplexado/demultiplexado de las señales transmitidas,

caracterizado porque comprende:

• un soporte (6) adaptado para la transmisión de ondas acústicas superficiales para la excitación acústica de:

• o bien del conjunto de guías ópticas (5) conectando el primer y el segundo acoplador óptico (1, 2) estando éstas ordenadas según su longitud crecien

te,

• o bien de las guías ópticas de los puertos de entrada (3) ; estando las guías (5, 3) a excitar situadas en el soporte (6) espaciadas entre sí,

• al menos un transductor (7) de excitación acústica dispuesto en el soporte (6) para transmisión de ondas acústicas superficiales, donde dicho transductor (7) de excitación acústica está adaptado para excitar con una onda acústica estacionaria transversal a las guías ópticas (3, 5) dispuestas sobre el soporte (6) de tal modo que la onda acústica, discretizada en los puntos de la sección transversal a las guías ópticas (3, 5) excitadas acústicamente, esté linealizada.

2. Dispositivo según la reivindicación 1 caracterizado porque el transductor (7) de excitación acústica está adaptado para operar con al menos dos señales sinusoidales donde la primera señal sinusoidal tiene una frecuencia fundamental fa Y la segunda señal sinusoidal tiene una frecuencia múltiplo de la fundamental fa; y, donde la longitud de onda acústica correspondiente a la frecuencia fundamental fa es sensiblemente mayor que el espaciado entre guías.

3. Dispositivo según la reivindicación 2 caracterizado porque el transduc

tor (7) de excitación acústica está adaptado para operar en frecuencias distintas entre sí y múltiplo de la frecuencia fundamental!o.

4. Dispositivo según la reivindicación 2 o 3 caracterizado porque las amplitudes de las señales acústicas sinusoidales del transductor (7) están determinadas por los primeros coeficientes del desarrollo en serie de Fourier de una señal periódica triangular.

5. Dispositivo según la reivindicación 1 caracterizado porque el transductor (7) de excitación acústica está adaptado para operar con señales sinusoidales de la forma senCtox) + seneCto + b.f) x) con!o la frecuencia y l1f diferencia de frecuencia, de tal modo que la envolvente de la señal acústica resultante es una señal periódica con tramos rectos crecientes y tramos rectos decrecientes; y donde al menos uno de estos tramos rectos es sensiblemente mayor que la anchura que ocupa la totalidad de las guías (5, 3) excitadas acústicamente.

6. Dispositivo según la reivindicación 1 caracterizado porque la distribución de la separación entre las guías (3, 5) excitadas acústicamente es no uniforme de tal modo que la onda observada en modo operativo por el conjunto de guías corresponde a una excitación acústica linealizada.

7. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 caracterizado porque el soporte (6) adaptado para la transmisión de ondas acústicas superficiales es el soporte del conjunto de guías ópticas (5) conectando el primer y el segundo acopladar óptico (1, 2) .

8. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 caracterizado porque el soporte (6) adaptado para la transmisión de ondas acústicas superficiales es el soporte de las guías ópticas dispuestas a la entrada (3) del primer acoplador óptica (1) .

9. Dispositivo según la reivindicación 8 caracterizado porque la transmisión de ondas acústicas actúa sobre un conjunto de interferómetros Mach-Zehnder (MZI) o sobre interferómetros del tipo Multi-modo (M MI) .

10. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 caracterizado porque adicionalmente comprende:

• un conmutador óptico (8) integrado con una entrada multiplexada y una pluralidad de salidas conectadas a los puertos de entrada (3) del primer acoplador óptico (1) ;

y,

• fotodetectores (9) en los puertos de salida (4) del segundo acoplador óptico (2) para el escaneo del espectro de la entrada.

11. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 para la demultiplexación de una señal digital óptica comprendiendo una pluralidad de señales tributarias multiplexadas en el tiempo de tasa binaria base Tb, caracterizado porque el dispositivo comprende:

• al menos un puerto óptico (3) de entrada y un número de puertos de salida ópticos

(4) coincidente con el número de señales tributarias multiplexadas en el tiempo en la señal de entrada; y,

• unos medios de control adaptados para la generación de una onda acústica (SAW) excitadora del AWG de forma triangular tal que f, aw = l/TiJ donde f, aw es la frecuencia fundamental de la onda acústica.

12. Dispositivo según la reivindicación 11 caracterizado porque el número de entradas y de salidas es dos.

13. Método de sintonización de un dispositivo AWG para la multiplexación y demultiplexación de señales que comprende:

• proveer de uno o más puertos de entrada (3) constituidos por guías ópticas,

• proveer de una pluralidad de puertos de salida (4) constituidos por guías ópticas,

• proveer de un primer acoplador óptico (1) para el mezclado de los puertos de entrada (3) óptica,

• proveer de un segundo acoplador óptico (2) de mezclado y salida para los puertos de salida (4) óptica,

• proveer de un conjunto de guías ópticas (5) con longitudes crecientes conectando el primer acoplador óptico (1) con el segundo acoplador óptico (2) de tal modo que permiten el multiplexado/demultiplexado de las señales transmitidas,

• proveer de un soporte (6) adaptado para la transmisión de ondas acústicas superficiales para la excitación acústica de:

• o bien del conjunto de guias ópticas (5) conectando el primer y el segundo acoplador óptico (1, 2) estando éstas ordenadas según su longitud creciente,

• o bien de las guías ópticas de los puertos de entrada (3) ;

estando las guías (5, 3) a excitar situadas en el soporte (6) espaciadas entre sí, caracterizado porque se provee de una excitación acústica estacionaria sobre el soporte (6) adaptado para la transmisión de ondas acústicas superficiales de tal forma que la onda acústica estacionaria es transversal a las guías (3, 5) dispuestas en el soporte (6) y tanto la configuración de la onda acústica como la distribución espacial de las guías (3, 5) excitadas acústicamente son tales que la onda acústica discretizada en los puntos de la sección transversal a las guías ópticas (3, 5) excitadas acústicamente está linealizada.

14. Método según la reivindicación 13 caracterizado porque la onda acústica empleada en la excitación acústica está linealizada mediante la combinación de dos o más ondas acústicas sinusoidales, con frecuencias múltiplo de una frecuencia fundamental, superpuestas de tal modo que sus amplitudes están seleccionadas de acuerdo a los primeros coeficientes del desarrollo en serie de Fourier de la función a linealizar.

15. Método según la reivindicación 13 caracterizado porque la onda acústica empleada en la excitación acústica está linealizada mediante la combinación de dos o más ondas acústicas sinusoidales de la forma senCtox) + seneCto + l1f) x) con fa la frecuencia y !Jf la diferencia de frecuencia, de modo que la envolvente de la onda resultante está linealizada.

16. Método según la reivindicación 13 caracterizado porque la distribución de la separación entre las guías (3, 5) excitadas acústicamente es no uniforme de tal modo que una onda sinusoidal queda discretizada como una onda linealizada en una discretización uniforme.

17. Método caracterizado porque la onda acústica está linealizada mediante cualquiera de los métodos 14 o 15 y las guías (3, 5) excitadas acústicamente están dispuestas según una distribución de la separación no uniforme de acuerdo a la reivindicación 16 para linealizar aquellos tramos de la onda acústica que requieren linealización.

18. Método de escaneo del espectro de una señal de entrada haciendo uso de un AWG operando según cualquiera de las reivindicaciones 13 a 17 caracterizado porque se provee de:

• un conmutador óptico (8) integrado con una entrada multiplexada y una pluralidad de salidas conectadas a los puertos de entrada (3) del primer acoplador óptico (1) ;

y,

• fotodetectores (9) en los puertos de salida (4) del segundo acoplador óptico (2) de tal modo que se muestrean las distintas entradas donde cada entrada se sintoniza para el escaneo del espectro de la entrada.

19. Método de demultiplexación de una señal digital óptica comprendiendo una pluralidad de señales tributarias multiplexadas en el tiempo de tasa binaria base Tb haciendo uso de un AWG que comprende al menos un puerto óptico (3) de entrada y un número de puertos de salida ópticos (4) coincidente con el número de señales tributarias multiplexadas en el tiempo en la señal de entrada, donde el AWG está operando según cualquiera de las reivindicaciones 13 a 17 caracterizado porque adicionalmente se genera una onda acústica (SAW) excitadora del AWG de forma triangular tal que fmw = 11Tb donde fmw es la frecuencia fundamental de la onda acústica para dar lugar a la separación de cada señal tributaria por un puerto de salida (4) distinto.

20. Método de muestreo de una señal óptica haciendo uso de un AWG que comprende al menos un puerto óptico (3) de entrada y un número de puertos de salida ópticos (4) , donde el AWG está operando según cualquiera de las reivindicaciones 13 a 17 caracterizado porque adicionalmente se genera una onda acústica (SAW) excitadora del AWG de forma triangular tal que fsaw = 11Tb donde fsaw es la frecuencia fundamental de la onda acústica para dar lugar a la separación en puertos de salida (4) distintos de muestras tomadas en un periodo de tiempo Tb.

21. Método de intercalado de bandas espectrales entre dos líneas que transportan sendas señales 51 y 52 cada una de ellas transportando dos señales tributarias multiplexadas en el tiempo de tasa binaria base Tb haciendo uso de un AWG que comprende dos puertos ópticos (3) de entrada y dos puertos de salida ópticos (4) . donde el AWG está operando según cualquiera de las reivindicaciones 13 a 17 caracterizado porque adicionalmente:

• el diseño sin sintonización del AWG es cíclico,

• la excitación acústica produce un desplazamiento en longitud de onda igual al rango espectral libre, y

• se genera una onda acústica (SAW) excitadora del AWG de forma triangular tal que fsaw = lfTb donde fsaw es la frecuencia fundamental de la onda acústica para dar lugar un conmutador temporal donde una de las señales tributarias multiplexadas en la señal 51 se intercambia con otra señal tributaria de la señal 52'

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