การออกแบบอปกรณ AWG ทมขนาดเลกสำหรบระบบ WDM

บทคดยอ บทความนนำเสนอการออกแบบอปกรณ arrayed waveguide grating (AWG) ทมขนาดเลกเพอประยกตใชในระบบ wavelength division multiplexing (WDM) โดยผวจยไดทำการปรบลดขนาดทางกายภาพของอปกรณ AWG ตวตนแบบดวยการปรบลดจำนวน arrayed waveguide จากจำนวน 4 เทา เปน 2 เทา ของจำนวนชอง สญญาณขาออก และทำการปรบลดความสงของบรเวณ free propagation region ทหนง (FPR 1) ใหมคาเพยงพอตอการรองรบการกระจายตวของแสงสวนใหญภายในบรเวณ FPR 1 จากการปรบลดโครงสรางดงกลาวทำใหอปกรณ AWG ทไดมขนาดเพยงครงหนงของ AWG ตวตนแบบ อยางไรกตามอปกรณ AWG ทไดออกแบบมคาความสญเสยเชงแสงสงกวาของอปกรณ AWG ตวตนแบบ โดยอปกรณ AWG ทไดออกแบบมคา insertion loss เทากบ 2.260 dB และมคา crosstalk เทากบ -22.565 dB ในขณะทอปกรณ AWG ตวตนแบบมคา insertion loss เทากบ 1.763 dB และมคา crosstalk เทากบ -25.179 dB ดงนนเพอเปนการลดคาความสญเสยเชงแสงทสงขนจากการปรบลดขนาดทางกายภาพ ผวจยจงไดทำการเพมความกวางของ waveguide บรเวณ arrayed waveguide จาก 6 ไมโครเมตร เปน 8 ไมโครเมตร เพอลดชองวางระหวาง waveguide บรเวณ arrayed waveguide นอกจากนไดปรบเพมคาดรรชนหกเหบรเวณ FPR1 จาก 1.455 เปน 1.458 เพอลดการกระจายตวของแสงในบรเวณ FPR1 ซงจากการออกแบบเพมเตมในลกษณะดงกลาว ทำใหแสงสวนใหญจากบรเวณ FPR1 สามารถเดนทางเขาสบรเวณ arrayed waveguideไดมากขนและทำใหความสญเสยเชงแสงทเกดขนมคาลดลง โดยคา insertion loss ลดลงจาก 2.260 dB เปน 1.749 dB และคา crosstalk เปลยนแปลงจากคา -22.565 dB เปน -22.545 dB ดงนนจากการทำตามขนตอนดงกลาวทงหมด ทำใหอปกรณ AWG ทไดมขนาดครงหนงและมคาความสญเสยเชงแสงใกลเคยงกบอปกรณ AWG ตวตนแบบ ทำใหผวจยคาดหวงวาอปกรณ AWG ดงกลาวสามารถนำไปประยกตใชงานไดจรงในระบบ WDM ตอไป คำสำคญ : อปกรณ arrayed waveguide grating (AWG); ระบบ wavelength division multiplexing (WDM); บรเวณ free propagation region ทหนง (FPR 1); ความสญเสยเชงแสง; คาดชนหกเห Abstract This paper proposes the innovative design concept of arrayed waveguide grating (AWG) with small size for wavelength division multiplexing (WDM) system. In this research; the physical dimension of traditional AWG structure is reduced by decreasing arrayed waveguide number from 4 times to 2 times larger than output waveguide number; and it is also reduced by decreasing the height of first free propagation region (FPR 1). Here; the height of FPR 1 is designed to be the appropriate value to receive the majority light expanded inside FPR 1. By decreasing these two parts; the size of the proposed AWG becomes the half size of the traditional AWG. However; the optical loss of the proposed AWG is higher than that of the traditional AWG. Here; the insertion loss and the crosstalk of the proposed AWG are 2.260 dB and -22.565 dB; while those of the traditional structure are 1.763 dB and -25.179 dB; respectively. In order to reduce the increased level of optical loss due to the reduction of physical dimension of traditional AWG; the width of waveguide in arrayed waveguide region is increased from 6 mm to 8 mm to decrease the gap between two waveguides. Moreover; the refractive index of FPR 1 is increased from 1.455 to 1.458 in order to reduce the light expanding inside FPR1. Using these two design concepts; the higher level of majority light from FPR 1 can travel through arrayed waveguide region; and the optical loss can be reduced significantly. Then; the insertion loss of the proposed AWG is decreased from 2.260 dB to 1.749 dB and the crosstalk is changed from -22.565 dB to -22.545 dB; respectively. Therefore; the appropriate structure of proposed AWG can be achieved. Here; the size of the proposed AWG is the half size of the traditional AWG; and the optical loss characteristics of the proposed AWG are very close to those of the traditional AWG. Finally; this proposed AWG can be expected for the application in an actual WDM system. Keywords: arrayed waveguide grating (AWG); wavelength division multiplexing (WDM); free propagation region 1 (FPR1); optical loss; refractive index