Волоконний магнітооптичний перемикач

Волоконний магнітооптичний перемикач, що містить швидкодіюче джерело магнітного поля, перший і другий вихідні полюси першого розгалужувача з'єднані із вхідними полюсами першого 3 рації 1×N, що призначені для перемикання напрямку тільки одного вхідного оптичного сигналу в один з N вихідних полюсів. Високе енергоспоживання обумовлено тим, що для перемагнічування матеріалу магнітного обертача потрібні імпульси току високої напруги амплітудою від 10 до 100В («High-speed all-fiber magneto-optic switch and its integration» Zihua Weng, Zhimin Chena, Yuanqing Huanga Yun Zhua, Qinping Wub, Dezhi Wua, Guoguang Yangc / Proc. of SPIE Vol. 6021). Низька технологічність конструкції обумовлена складною та малопродуктивною технологією виробництва залізо-ітрієвих гранатових оптичних волокон. В основу корисної моделі поставлене завдання удосконалити магнітооптичний перемикач шляхом використання поляризаційноселективних розгалужувачів 2×2, використання в якості магнітооптичних обертачів планарних хвилеводів, що виконані з вісмут утримуючої епітаксіальної плівки ферит-гранату (ЕПФГ) типу „легка площина", що дозволяє знизити рівень енергоспоживання, та підвищити технологічність конструкції перемикача. Поставлене завдання вирішується тим, що волоконний магнітооптичний перемикач, що включає швидкодіюче джерело магнітного поля, перший і другий вихідні полюси першого розгалужувача з'єднані із вхідними полюсами першого й другого магнітооптичного обертача, а вихідний полюс першого магнітооптичного обертача з'єднаний з першим вхідним полюсом другого розгалужувана, відповідно до корисної моделі, містить два магнітооптичних фарадеєвських обертача, виконані з вісмут утримуючої епітаксіальної плівки ферит-гранату (ЕПФГ) типу „легка площина", розміщені в магнітному полі, а оптичні розгалужувані виконані конфігурації 2×2, причому другий вхідний полюс другого розгалужувача 2×2 з'єднано з вихідним оптичним полюсом другого магнітооптичного обертача, що забезпечує більш просту конструкцію магнітооптичного перемикача, підвищує його функціональність, а також дозволяє знизити рівень енергоспоживання, та підвищити технологічність конструкції перемикача. Волоконний магнітооптичний перемикач містить (Фіг.1) 1 і 2 - перший і другий магнітооптичний обертач, відповідно, що виконані у вигляді планарних хвилеводів, що виконані із ЕПФГ; 3 джерело магнітного поля; 4 і 5 - перший і другий поляризаційно-селективні розгалужувачі 2×2, відповідно; 6 і 7 - перший і другий вхідні полюси розгалужувача 4, відповідно; 8 і 9 - перший і другий вихідні полюси розгалужувача 4, відповідно; 10 і 11 - перший і другий вхідні полюси розгалужувача 5, відповідно, 12 і 13 - перший і другий вихідні полюси розгалужувача 5, відповідно; 14 вузол стикування оптичних волокон, 15 - епітаксіальна плівка; 16 - підкладинка. При цьому вихідні оптичні полюси 8 і 9 розгалужувача 4 з'єднані із вхідними оптичними полюсами магнітооптичних обертачів 1 і 2, відповідно, а вхідні оптичні полюси 10 і 11 розгалужувача 5 з'єднані з вихідними оптичними полюсами магні 53936 4 тооптичних обертачів 1 і 2, відповідно. Оптичні волокна розгалужувачів 4 і 5 (полюса 8, 9, 10 і 11) з'єднані із планарними хвилеводами магнітооптичних обертачів 1 і 2 способом роз'ємного або нероз'ємного з'єднання у вузлах стикування 14. Магнітооптичні обертачі 1 і 2, що виконані з ЕПФГ, включають епітаксіальну плівку 15, яка виконує роль оптичного хвилеводу, та підкладинку 16. Волоконний магнітооптичний перемикач працює таким чином. На (Фіг.2) показано проходженння світу з довільним станом поляризації через магнітооптичний перемикач при виключеному магнітному полі. На Фіг.2 а) показане проходження світу через магнітооптичний перемикач, що надходить у його перший вхідний полюс, яким являється вхідний полюс 6 розгалужувача 4. При цьому поширення світу можна розглядати у вигляді сумарного поширення двох оптичних лінійно поляризованих світлових пучків р і s, площини поляризації яких взаємно перпендикулярні. Волоконно-оптичний розгалужувач 4 розподіляє світлові пучки р і s так, що світловий пучок р направляється у вихідний полюс 8, а пучок s - у вихідний полюс 9. Далі світлові пучки р і s з вихідних полюсів 8 і 9 розгалужувача 4 надходять, відповідно, на вхідні полюси магнітооптичних обертачів 1 і 2. При виключеному магнітному полі стан поляризації світлових пучків на вихідних полюсах магнітооптичних обертачів 1 і 2 не змінюється і у вхідний полюс 10 розгалужувача 5 вводиться світловий пучок р, а у вхідний полюс 11 - світловий пучок s. При проходженні розгалужувача 5 світлові пучки р і s направляються в його вихіднийполюс 12, на виході якого є присутній сумарний світловий пучок p+s, утворений із двох світлових пучків р і s, площини поляризації яких взаємно перпендикулярні, і який ідентичний світу, що вводиться в магнітооптичний перемикач. На (Фіг.2 б) показане проходження через магнітооптичний перемикач світу, що надходить на його другий вхідний оптичний полюс, яким являється вхідний полюс 7 розгалужувача 4. Проходження світу по оптичним ланцюгам магнітооптичного перемикача буде аналогічно проходженню світу, введеного в полюс 6, але при цьому світ буде направлятися в другий вихідний полюс магнітооптичного перемикача, яким є оптичний полюс 13 розгалужувача 5. На (Фіг.3) показано проходження світу з довільним станом поляризації через оптичні ланцюги магнітооптичного перемикача при включеному магнітному полі. На (Фіг.3 а) показане проходження через магнітооптичний перемикач світу, що надходить на його перший вхідний полюс, яким являється вхідний полюс 6 розгалужувача 4. Волоконно-оптичний розгалужувач 4 розподіляє світлові пучки р і s так, що світловий пучок р направляється у вихідний полюс 8, а світловий пучок s - у вихідний полюс 9. Далі світлові пучки р і s з вихідних полюсів, 8 і 9 розгалужувача 4 надходять, відповідно, на вхідні полюси магнітооптичних обертачів 1 і 2. При включеному магнітному полі площина поляризації оптичних сигналів на вихідних полюсах магні 5 тооптичних обертачів 1 і 2 повертається на 90 градусів. За рахунок цього відбувається перетворення вхідного світлового пучка р, що входить у магнітооптичний обертач 1, у світловий пучок s на його виході, а також світлового пучка s на виході магнітооптичного обертача 2-у світловий пучок р. При проходженні розгалужувача 5 світлові пучки s і р, що надходять на входи 10 і 11 розгалужувача 5 направляються в його вихідний полюс 13, на виході якого є присутнім сумарний світловий пучок s+p, утворений із двох світлових пучків s і р, площини поляризації яких взаємно перпендикулярні, котрий ідентичний світу, що вводиться в магнітооптичний перемикач. На (Фіг.3 б) показано проходження через магнітооптичний перемикач світу, що надходить на його другий вхідний оптичний полюс, яким являється вхідний полюс 7 розгалужувача 4, при включеному магнітному полі. Проходження світу по оптичним ланцюгам магнітооптичного перемикача аналогічно, проходженню світу, введеного в полюс 6 при включеному магнітному полі, але при цьому світ буде направлятися в перший вихідний полюс магнітооптичного перемикача, яким є оптичний полюс 12 розгалужувача 5. Таким чином, при вмиканні магнітного поля відбувається перемикання оптичних сигналів між вихідними оптичними полюсами магнітооптичного перемикача. Приклад. Для побудови магнітооптичного перемикача, що заявляється, можуть бути використані наступні елементи. Як поляризаційно-селективні розгалужувачі можуть бути використані поляризаційні розгалужувачі конфігурації 2×2, наприклад, polarization beam combiner/splitter 2×2 виробництва Opto-Link Corporation Ltd. У якості магнітооптичних обертачів можливо використовувати планарні хвилеводи, що, виконані, наприклад, шляхом фотолітографії з вісмут-утримуючої ЕПФГ типу „легка площина". Якщо матеріал магнітооптичного обертача має значну коерцитивність, то для управління поворотом площини поляризації світу використовують магнітне поле різної полярності. При цьому 53936 6 кут повороту площини поляризації вихідного світу по відношенню до площини поляризації вхідного світу складає ±45 градусів, так, щоб сумарний поворот площини поляризації при зміні полярності магнітного поля складав 90 градусів. При цьому торці поляризаційних оптичних волокон, з'єднаних із вхідним і вихідним полюсами магнітооптичного обертача, повинні бути повернені відносно один до одного так, щоб швидкі осі цих оптичних волокон були схрещені на кут мінус 45 або плюс 45 градусів, у залежності від того, який з даних кутів повороту площини поляризації світу на виході магнітооптичного обертача обраний як початкове положення стану перемикання. Планарні хвилеводи магнітооптичних обертачів можуть бути сформовані як на різних подложках, так і на одній підкладинці. Таким чином магнітооптичний перемикач дозволяє здійснювати перемикання оптичного сигналу, введеного у вхідний оптичний полюс, між його вихідними оптичними полюсами при меншому числі використовуваних розгалужувачів, що спрощує його конструкцію. Крім того, при будьякому стані комутації магнітооптичного перемикача, оптичні сигнали, введені в його вхідні оптичні полюси, направляються в різні вихідні оптичні полюси,а при зміні стану комутації відбувається перенапрямок кожного з оптичних сигналів у сусідній вихідний оптичний полюс. При цьому магнітооптичний перемикач, що заявляється, виконує функцію комутатора 2×2, що підвищує його функціональність. Крім того плівка ЕПФГ має більш однорідну структуру, ніж кристалічне волокно, що підвищує якість її оптичних властивостей. Плівки типу „легка площина" з даного класу матеріалів потребують найменшу напруженість магнітного поля для повороту вектору намагніченості у площині плівки, за рахунок чого значно зменшується енергоспоживання управляючих магнітних систем. Перевагою магнітооптичного перемикача являється більш проста і технологічна конструкція, більш висока функціональність, більш низький рівень оптичних втрат, що вносяться, а також менше енергоспоживання. 7 Комп’ютерна верстка Н. Лиcенко 53936 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601