Спосіб та пристрій повністю оптичної комутації

1. Спосіб повністю оптичної комутації, що базується на проходженні оптичних сигналів через вхідний волоконно-оптичний елемент і через вихідний волоконно-оптичний елемент, який відрізняє ться тим, що сигнали із вхідного волоконно-оптичного елемента просторово розділяють по оптичному спектру, оптичні частоти якого при проходженні через нелінійне середовище, взаємодіючи із сигналами накачування, перетво 3 71261 4 нагрівачем, який розташований в першій області. інтерферометра, які, в свою чергу, з'єднані з вихіВ результаті нагріву в рідині, яка знаходиться в дним хвилеводом, а блок керування каналом з'єдпроміжку (зазорі) з'являється бульбашка газу. Менаний із фазообертачем, який знаходиться у друханізм переміщення змушує бульбашку, яка знагому плечі інтерферометра Маха-Цендера. ходиться в першій області, частково розподілитися До недоліків цього пристрою відносять недоі на другу область. Це відбувається під дією кестатню точність позиціонування та використання руючого сигналу. механічних приводів головок, що не дозволяє виНедоліком даного способу оптичної комутації є користати методи мікромінітюаризації оптичного низька швидкодія, пов'язана з необхідністю ствопристрою і зменшує швидкодію. рення оптичної неоднорідності розповсюдження В основу винаходу поставлена задача ствопроменя за рахунок локального температурного рення способу повністю оптичної комутації, в якорозігріву речовини. му за рахунок введення нових операцій досяНайбільш близьким є спосіб оптичного перегається повністю оптична комутація за час ключення каскадованої об'єднаної волоконної марозповсюдження світла через нелінійне середотриці [G02/B6/26 US Patent 006516111 2003]. Освище, що приводить до підвищення швидкодії. новою цього способу є кероване проходження Поставлена задача в способі вирішується тим, оптичного сигналу через вхідний волоконнощо сигнали з вхідного волоконно-оптичного елеоптичний елемент і через вихідний волоконномента просторово розділяють по оптичному спекоптичний елемент. В кожному з них оптичний сигтру, оптичні частоти якого при проходженні через нал із вхідного елементу проходить або через нелінійне середовище, взаємодіють із сигналами відбиваючий елемент на вхідний елемент наступнакачки, перетворюючись у вихідні частоти і знову ного оптичного вузла з певним просторовим просторово розділяють по оптичному спектру, зміщенням, або за рахунок механічного пеформуючи ви хідні комутовані канали. реміщення вихідного елементу проходить прямо В основу винаходу поставлена задача ствобез зміщення на вхідний елемент наступного опрення пристрою повністю оптичної комутації, в тичного вузла. якому за рахунок введення нових елементів та До його недоліків відносять механічне пезв'язків досягається повністю оптична комутація за реміщення, що призводить до низької швидкодії. час розповсюдження світла через нелінійне сереВідомий пристрій оптичної комутації засновадовище, що приводить до підвищення швидкодії. ний на обертанні поляризації [G02F1/09, G02F1/00, Поставлена задача вирішується тим, що в G02B6/26 US Patent 6577430 2003], який включає в пристрій, який містить вхідний та вихідний хвилесебе два ротатора Фарадея. Перший ротатор Фаводи та блок керування, введено N ви хідних хвирадея складається з першого гранату, з'єднаного з леводів, два дисперсійні елементи та багатошароелектромагнітом з паралеллю магнітного поля до вий хвильовий оптичний конвертор, причому променя світла, а другий ротатор Фарадея склавхідний хвилевід з’єднаний з першим дисперсійдається або з гранату із защіпкою, або з гранату із ним елементом, кожний вихід якого з'єднаний із польовим насиченням постійним магнітом з паравідповідними входами багатошарового хвильового леллю магнітного поля до променя світла. оптичного конвертора, виходи якого з'єднані з відГоловним недоліком даного пристрою є неповідними входами другого дисперсійного елеменобхідність подання електричних імпульсів для кета, ви ходи якого, в свою чергу, відповідно з'єднані рування ротатором Фарадея, що обмежує швидз вихідними хвилеводами. кодію пристрою. На кресленні представлена блок-схема приВідомий також електрооптичний комутатор на строю, який реалізує спосіб повністю оптичної козв'язаних оптичних хвилеводах [А.С. Семёнов, мутації. В.Л. Смирнов, А.В. Шмалько. Интегральная оптика Повністю оптичний комутатор містить диспердля систем передачи и обработки информации. сійні елементи 1 і 3, багатошаровий хвильовий М.: Радио и связь, 1990, с.142-143], який містить оптичний конвертор 2, що складається з N шарів два зв'язані оптичні хвилеводи та два електроди, 7, та блок керування 4. Вхід 5 є входом дисперсійпричому перший зв'язаний оптичний хвилевід ного елементу 1, кожний вихід якого відповідно зв'язаний з першим електродом, а другий з'єднаний із входами 6; багатошарового хвильовозв'язаний оптичний хвилевід зв'язаний з другим го оптичного конвертора 2, причому кожний вхід 6i електродом. ( i = 1... N ) відповідно з'єднаний з і-тим шаром 7, Недоліком такого пристрою є недостатня виходи багатошарового хвильового оптичного швидкодія, пов'язана з електрон-фотонними переконвертора 2 з'єднані відповідно із входами 8і твореннями. Найбільш близьким є пристрій на основі індисперсійного елементу 3, виходи 9і є виходами терферометра Маха-Цендера [G02F1/035 US Patдисперсійного елементу 3, а ви ходи блоку керуent 006563965 2003], який дозволяє реалізувати вання 4 з'єднані із входами 10і багатошарового певний зсув фази оптичного сигналу. Даний пристрій містить виконуючий механізм, називаємий в хвильового оптичного конвертора 2, причому кожподальшому “блок керування”, джерело випроміний вхід 10і відповідно з'єднаний з і-тим шаром 7. нювання, вхідний та ви хідний хвилеводи, два плеСпосіб повністю оптичної комутації ча інтерферометра Маха-Цендера та фазооберздійснюється наступним чином. тач, причому джерело випромінювання оптично Наприклад нам треба зкомутувати сигнал з sз'єднано з вхідним хвилеводом, який шляхом розканалу у с-канал. Для цього вхідний сигнал спрягалуження з'єднаний з першим та другим плечами 5 71261 6 мовується на дисперсійний елемент 1, де де m - число фотонів, які розповсюджуються відбувається його просторове розділення по спеквздовж вісі z ; h - постійна Планка; тру. Виділяється сигнал з частотою w s , який поw - частота. дається на відповідний і-шар багатошарового хвильового оптичного конвертора 2. З блоку керуОтже, при подачі сигналу накачки wp вихідний вання 4 у і-тий шар багатошарового хвильового сигнал багатошарового хвильового оптичного коноптичного конвертора 2 подається сигнал з лазера вертора трансформується у сигнал частоти wc . накачки, який має частоту wp . Цей вихідний сигнал подається на дисперсійний Відомо, що при одночасному розповсюдженні елемент, де він знову просторово розділяється по в нелінійному середовищі (наприклад, LіNbО3 ,або спектру, завдяки чому спрямовується у вихідний сінших) вхідного сигналу з частотою w s , і сигнала канал. Повністю оптичний комутатор працює таким лазера накачки з частотою wp відбувається генечином. рація світла на новій частоті wc . Частота wc для Сигнали w s з дисперсійного елемента 1 надцього випадку визначається таким чином: ходять у багатошаровий хвильовий оптичний конwC = wP - wS . вертор 2, після чого попадають на дисперсійний елемент 3. З блоку керування 4 у багатошаровий З цього співвідношення визначається частота хвильовий оптичний конвертор 2 подається кесигналу накачки wp , яку необхідно подати у і-тий руючий сигнал wp . З вхідного каналу 5 оптична шар багатошарового хвильового оптичного конвертора, щоб зкомутувати сигнал з s-каналу у счастота w s пройшовши дисперсійний елемент 1 канал. просторово розділяється по спектру. Сигнали, що При цьому відбувається взаємодія світлових виходять з дисперсійного елементу 1 поступають хвиль, що розповсюджуються в середовищі і обмін на відповідний і-тий шар 7 багатошарового хвильенергією між ними, який описується співвідношенового оптичного конвертора 2. Сигнали wс , що ням Менлі-Роу: виходять з багатошарового хвильового оптичного dP(wС ) dP(wS ) dP(wP ) конвертора 2 подаються на дисперсійний елемент dz = dz = dz , 3, де просторово розділяються по спектру, утвоwС wS wP рюючи вихідні канали 9і . Блок керування 4 на в якому P - потужність хвилі, що розрахокожний з шарів багатошарового хвильового оптичвується як ного конвертору 2 подає відповідну керуючу опP = m ×h × w , тичну частоту wр по каналам 10і . Комп’ютерна в ерстка Н. Лисенко Підписне Тираж 37 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601