Nhỡn lại suốt quỏ trỡnh phỏt triển của WDM, ta thấy những tiến bộ vượt bậc về mặt cụng nghệ trong việc nghiờn cứu chế tạo thiết bị WDM. Mới đầu chỉ là cỏc thiết bị tỏch /ghộp kờnh sử dụng lăng kớnh hoặc cỏch tử đơn giản với số kờnh cho phộp là bốn. Đến nay, cỏc sản phẩm thương mại của một số hóng chào mời với số kờnh bước súng là 80, trong phũng thớ nghiệm người ta đó tiến hành ghộp 170 bước súng cho một tuyến WDM dung lượng 1 Tbit/s qua một sợi đơn mode chuẩn (SSMF). Khoảng cỏch kờnh bước súng, cũng vỡ thế đó giảm đi từ con số lỳc đầu là 400 GHz nay chỉ cũn 50 GHz.
Hỡnh 2.7. Cỏc bước chế tạo AWG
Một trong những ý tưởng để đạt được chi phớ thấp nhất cho một chức năng quang là cụng nghệ vi mạch quang PLC (Planar Lighwave Circuit), giống như ý tưởng về IC, thực hiện tớch hợp hàng loạt chức năng quang trờn một đế, tạo ra một vi mạch quang. Vi mạch quang bao gồm nhiều mạch quang (optical circuits) trờn một đế Silic, được sản xuất nhờ cỏc cụng nghệ cực kỳ tiờn tiến trong lĩnh vực cụng nghiệp quang bỏn dẫn. Nhờ vậy rất nhiều cỏc thành phần quang cú thể được chế tạo và tớch hợp với nhau thành một chip cú những chức năng quang hoàn chỉnh.
Hỡnh 2.34 chỉ ra quỏ trỡnh chế tạo được sử dụng trong cụng nghiệp PLC. Đầu tiờn một lớp phủ cú chiết suất ncl (cladding) được lắng đọng trờn đế (kỹ thuật được sử dụng trong cụng nghiệp bỏn dẫn); sau đú lắng đọng tiếp một lớp được gọi là lớp lừi (core) cú chiết suất nco , thường nco nhở hơn 1% của ncl. Sau đú lớp lừi này được in mẫu theo kỹ thuật in quang lito; mẫu dẫn súng (waveguide) được chế tạo trờn lớp lừi đú bằng nhiều kỹ thuật khỏc nhau, vớ dụ trờn hỡnh 2.35 “vệt” waveguide được tạo ra bằng kỹ thuật quang khắc; cú thể tạo ra nhiều waveguide như vậy bằng việc phõn bố hỡnh học và tạo lớp hoặc sử dụng cỏc kỹ thuật khắc khỏc nhau. Sau cựng, một lớp cladding khỏc sẽ được phủ lờn lớp cú khắc cỏc mẫu waveguide , lớp phủ trờn cựng này cũng cú chiết suất như lớp cladding dưới, cú chiết suất ncl. Để đỏnh giỏ sản phẩm,
người ta căn cứ vào chỉ số hiệu dụng β (là hằng số truyền lan) của phần tử dẫn bước súng waveguide. Waveguide cũn tồn tại một số những nhược điểm như: bề mặt quang khắc khụng phẳng; do sự dao động của nhiều chỉ số như chiết suất, độ sõu quang khắc....
Hỡnh 2.8. Cấu tạo của một wave guide trờn nền đế Silic
Từ một cấu trỳc dẫn súng waveguide như đề cập ở trờn, cú thể chế tạo được rất nhiều cỏc vi mạch quang phức tạp với cỏc chức năng khỏc nhau. Cỏc chức năng đú cú thể là: phần tử tỏch/ghộp bước súng; cỏc coupler quang; phần tử chuyển mạch; cỏc bộ suy giảm điều chỉnh được; cỏc phần tử khuếch đại, hay bất cứ một phần tử cần thiết nào của một module như OADM hoặc cỏc bộ bự tỏn sắc động (Dynamic Dispersion Compensator).
Hỡnh 2.9. Cỏc phõ̀n tử cơ bản của AWG
Hỡnh 2.10. Cấu tạo và hoạt động của một AWG
Tớn hiệu quang được dẫn bởi cỏc phần tử dẫn súng “waveguide” (1) tới vựng thấu kớnh “lens region” (2), cỏc thấu kớnh trong vựng 2 này thực hiện chia cụng suất quang và đưa vào vựng ma trận cỏch tử “grating array” (3). Mỗi waveguide trong miền grating array cú sai lệnh về độ dài một khoảng chớnh xỏc ∆L so với cỏc waveguide lõn cận. Do đú, tớn hiệu quang trong mỗi waveguide sẽ cực đại tại mỗi thời điểm trễ pha khỏc nhau tại đầu ra (4). Gọi
∆Φ là độ trễ pha của tớn hiệu, ta cú:
λ πβ ∆L =
∆Φ 2
(2.4) Miền thấu kớnh thứ hai (5) tại đầu ra của grating array cú nhiệm vụ tỏi hội tụ cỏc tớn hiệu quang từ đầu ra cuả cỏc waveguide. Cuối cựng, mỗi tớn hiệu tại đầu ra của waveguide sẽ được hội tụ tại cỏc waveguide khỏc nhau của đầu ra (6). Để WDM hoạt động ổn định và đạt cỏc yờu cầu như lý thuyết đề ra thỡ tất cả cỏc waveguide phải được chế tạo chớnh xỏc, điều này phụ thuộc vào cụng nghệ in lito quang (photolithography) và cụng nghệ chế tạo bỏn dẫn.
Cỏc sản phẩm AWG thương mại cú thể xử lý tới 40 bước súng với khoảng cỏch giữa chỳng là 100 GHz hoặc 50 GHz. Một ưu thế của AWG là suy hao xen của nú khụng tăng tuyến tớnh theo số kờnh bước súng giống như hiện tượng đó xảy ra đối với cỏc bộ tỏch/ghộp sử dụng bộ lọc màng mỏng hay dựng cỏch tử Bragg. Tại thời điểm hiện nay, AWG đang là giải phỏp tốt nhất cho cỏc sản phẩm WDM mật độ kờnh cao.