Предыдущая Оглавление Следующая

8.3 ОПТИЧЕСКИЕ КОММУТАТОРЫ

Оптическая коммутация принципиально отличается от механической коммутации потоков. При механической коммутации время срабатывания составляет десятки миллисекунд (в среднем от 20 до 50мс). При оптической коммутации время срабатывания определяется переходными процессами в электрической цепи управления оптического коммутатора и обычно на несколько порядков меньше.
Оптический коммутатор – это один из наиболее важных элементов полностью оптической сети, без которого невозможно строить масштабируемые архитектуры. Большинство основных конструкций оптических коммутаторов должно иметь, по крайней мере, два выхода. Основными параметрами коммутатора являются:

В настоящее время используются разнообразные типы оптических коммутаторов:

В основе работы оптического коммутатора используется линейный электрооптический эффект Поккельса, который заключается в изменении показателя преломления материала пропорционально напряжённости приложенного электрического поля.

Устройства мультиплексирования/демультиплексирования систем с уплотнением по длинам волн – волновые фильтры и оптические коммутаторы – имеют одну общую деталь: в основе их работы лежат в той или иной степени интерференционные эффекты. Основные принципы работы легче рассмотреть на простейшем четырёхполюснике – разветвителе-коммутаторе. Схема сплавного разветвителя Х-типа показана на рисунке 8.2.

Схема разветвителя-коммутатора Х-типа
Рисунок 8.2 – Схема разветвителя-коммутатора Х-типа

Излучение интенсивности I1, введённое в один волновод, проникает в другой (I0) за счёт связи двух волноводов. Погонный коэффициент связи k зависит от параметров волновода (разности показателей преломления сердцевины n1 и оболочки n2), длины волны λ и ширины зазора g между волноводами. Разветвитель характеризуется разностью постоянных распространения двух волноводов длиной L

где n1, n2 – эффективные показатели преломления сердцевины и оболочки.

Прикладывая электрическое напряжение U к электродам, расположенным по бокам или сверху, или снизу волноводов, можно регулировать фазовую расстройку за счёт линейного электрооптического эффекта (эффекта Поккельса).

Еще одна реализация разветвителя-коммутатора 2х2, состоящая из двух последовательных Х-разветвителей представлена на рисунке 8.3.

Схема разветвителя-коммутатора Х-типа
Рисунок 8.3 – Схема двухплечевого оптического разветвителя-коммутатора

Оптические сигналы после прохождения по разным плечам интерферируют во втором разветвителе. Путём изменения напряжения U на электродах, охватывающих одно из плеч, можно регулировать разность фаз между приходящими во второй разветвитель сигналами и тем самым влиять на характер интерференции.

Анализ показывает, что при определенных условиях интерференции, т.е. когда сигналы приходят в фазе, сигнал идёт по одному каналу, когда же в противофазе – по другому каналу.

Наряду с электрооптичесим эффектом, для осуществления коммутации также широко используется акустооптический эффект.
Имеется ряд технических реализаций пространственных коммутаторов 2х2 на основе полупроводниковых оптических усилителей.

На основе простых оптических разветвителей-коммутаторов 2х2 – элементов – строятся более сложные оптические коммутаторы nxn. Поскольку составные элементы 2х2 принимают на входные полюса сигналы одной и той же длины волны, то и весь коммутатор nxn изготавливается для работы с поступающими оптическими сигналами одной и той же заданной длиной волны. Другими важными характеристиками коммутатора, кроме рабочей длины волны, являются максимальные вносимые потери и перекрестные помехи на выходных полюсах.

Предыдущая Оглавление Следующая