Contribución al estudio y optimización de dispositivos basados en holografía dinámica para su uso en redes ópticas pasivas multiplexadas en longitud de onda Wdm-Ponud

摘要

La utilización de Redes Ópticas Pasivas Multiplexadas por División en el Tiempo (TDMPON), y más recientemente de las Redes Ópticas Pasivas Multiplexadas en Longitud de Onda (WDM-PON), con sus dos principales tecnologías, CWDM y DWDM, en distintas topologías de red para optimizar los recursos disponibles, implica el uso de diversos componentes ópticos como transmisores, receptores, de/multiplexores, filtros, etc. Es en este contexto donde el uso de dispositivos holográficos, WDM sintonizables, tiene diferentes aplicaciones como elementos de red: filtros, demultiplexores, enrutadores en longitud de onda, multiplexores ópticos de inserción/extracción (OADMs), o matrices ópticas de conmutación. En este trabajo, a partir de un estudio teórico de estos dispositivos, basado en distintas configuraciones transmisivas o reflexivas, que usan moduladores espaciales de luz, redes de difracción fijas y lentes, se realizan los cálculos para su utilización como componentes ópticos en sistemas DWDM/CWDM, teniendo en cuenta las pérdidas de inserción, longitudes de onda de utilización y las dimensiones prácticas de los componentes que conforman el elemento holográfico. Un tema importante a tener en cuenta, es el relativo a la optimización de algunos parámetros del dispositivo como son los referentes a pérdidas de inserción, diafonía entre canales en el caso de de/multiplexores o el diseño de diferentes configuraciones para su utilización en redes WPON y la operación del dispositivo, mediante las técnicas de generación de hologramas por ordenador y su implementación en el modulador espacial de luz, SLM. Se describen algunas aplicaciones de estos dispositivos holográficos en redes WDM METRO, como la utilización de OADMs en la protección/reconfiguración de caminos ópticos entre nodos, o en redes WDM ACCESO la utilización en algunos casos específicos, de filtros holográficos sintonizables en la BONT (Terminación de Red Óptica para aplicaciones de negocios) de una red FTTO (Fiber to the Office), para seleccionar la longitud de onda asignada según los servicios proporcionados al cliente. Las aplicaciones descritas se complementan con la simulación de las características de transmisión de los componentes holográficos utilizados. Finalmente y como una de las aplicaciones objetivo de estos dispositivos, se estudia y simula el diseño de un enrutador holográfico, con la posibilidad de conversión en longitud de onda, empleando láseres sintonizables y amplificadores ópticos de semiconductores. . ABSTRACT The utilization of Passive Optical Networks with Time Division Multiplexing (TDMPON), and more recently the use of Passive Optical Networks with Wavelength Division Multiplexing (WDM-PON), with its two main technologies, CWDM and DWDM, using diverse network topologies to optimize the available resources, involves the use of optical components as transmitters, receivers, de/multiplexers, filters, etc. It is in this context where the use of holographic devices, WDM tunables, takes different applications as network elements like filters, demultiplexers, wavelength routers, add/drop optical multiplexers (OADMs) and optical switching matrixes. In this work, from a theoretical study of these devices, based on different configurations transmisive or reflexive that use spatial light modulators, fixed diffraction gratings and lenses, calculations are done for its utilization as optical components in DWDM/CWDM systems, taking into account the insertion losses, wavelength of utilization and the practical dimension of the components that shape the holographic element. An important topic to bearing in mind, is relative to the optimization of some device parameters, like insertion losses, crosstalk between channels in case of de/multiplexers, the design of different configurations for the use in WPON networks or the operation of the device, using technologies of computer generated holograms and its implementation in the spatial light modulator (SLM). Some applications of these holographic devices in WDM Metro networks are described, as OADMs utilization in the protection/reconfiguration of optical links between nodes, or in WDM Access networks, like the use in some specific cases, of holographic tunable filters in the BONT (Broadband Optical Network Termination) of a FTTO (Fiber to the Office) network, to select the wavelength assigned according to the services provided to the client. These applications are complemented each other with the simulation of the transmission characteristics of the holographic components used. Finally, one of the target applications of these devices, the design and simulation of a holographic router is done, with the possibility of wavelength conversion, using tunable lasers and semiconductor optical amplifiers.