Пристрій для роз`єднання та об`єднання вузькосмугових сигналів

Реферат: Пристрій для роз'єднання та об'єднання вузькосмугових оптичних сигналів у вигляді лінійно поляризованих в одній площині поперечних електромагнітних хвиль, що відрізняються центральними довжинами хвиль включає ряд періодичних дифракційних решіток, причому штрихи кожної решітки перпендикулярні площині поляризації електромагнітних хвиль, яка співпадає з площиною падіння, кожна решітка виконана з можливістю просторового виділення у заздалегідь визначеному напрямку одного сигналу з сукупності сигналів, які сумісно розповсюджуються в одному напрямку, або об'єднання просторово розділених сигналів, що розповсюджуються у заздалегідь визначених напрямках, у сукупність сигналів, які сумісно розповсюджуються в одному напрямку, решітки розташовані так, що при розділенні сигналів на наступну решітку падає сукупність сигналів, яка не містить виділеного на попередній решітці сигналу, а при об'єднанні сигналів на наступну решітку падає сукупність об’єднаних на попередній решітці сигналів. При цьому дифракційна решітка є площинною ангармонічною дифракційною решіткою, яка створена на поверхні металу чи напівпровідника з високим коефіцієнтом відбиття і яка виконана з можливістю відгалуження сигналу з заданою центральною довжиною хвилі у визначений недзеркальний дифракційний порядок з максимально можливою інтенсивністю та повного заглушення дзеркального відбиття цього UA 99596 C2 (12) UA 99596 C2 сигналу, причому період решітки s і кут падіння  пов'язані з центральною довжиною хвилі s сигналу, що виводиться завдяки резонансній дифракції на s-тій решітці, співвідношенням sin   rs / s  1  ()2 , де  - уявна частина поверхневого імпедансу провідного середовища решітки, r - номер резонансного спектра, що відповідає відгалуженню сигналу у визначений недзеркальний дифракційний порядок, а відношення амплітуд гармонік Фур'є-спектра решітки визначається таким, що потік енергії випромінювання, яке відгалужується у визначений недзеркальний дифракційний порядок, має максимально можливе значення. UA 99596 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Винахід стосується багатоканального зв'язку, а саме систем прийому-передачі сигналів у багатоканальних лініях зв'язку. Наприклад, у волоконно-оптичних системах зв'язку одне оптичне волокно використовується для передачі декількох десятків сигналів на різних частотах (чи довжинах хвиль) оптичного діапазону. Їх об'єднання/роз'єднання здійснюється за допомогою спеціальних пристроїв для роз'єднання та об'єднання вузькосмугових сигналів, так званих мультиплексорів/демультиплексорів. Аналогічна проблема існує і для систем зв'язку інших діапазонів - мікрохвильового, НВЧ, тощо. Роз'єднання або об'єднання розповсюджуваних в одному напрямку електромагнітних хвиль, наприклад, оптичних сигналів (пучків випромінювання), що відрізняються довжиною хвилі, звичайно здійснюють на диспергуючих елементах (призмах, періодичних пропускних чи відбивальних дифракційних решітках і т. ін.). Але кути розповсюдження просторово розділених на таких елементах сигналів, довжини хвиль яких відрізняються на величину порядку нанометра або навіть менше, відрізняються настільки мало, що необхідне на практиці просторове розділення сигналів можна отримати на відстанях порядку метра і більше. Тобто без спеціальних заходів, направлених на підвищення ступеня просторового розділення сигналів (просторової дисперсії) з такими близькими довжинами хвиль, такі системи практично непридатні для вказаного призначення. Одним з таких заходів є створення тих чи інших резонансів у середовищі або на його поверхні, які в порівняно невеликому діапазоні довжин хвиль викликають значну просторову дисперсію. Найбільш близьким за технічною суттю до об'єкта, що заявляється, є оптичний мультиплексор/демультиплексор, який описано у патенті США № 6212312 В1. Він має декілька (відповідно до кількості об'єднувальних/роз'єднувальних каналів) решіток, які нахилені під визначеними кутами до осі лазерного променя. Параметри системи решіток підбираються таким чином, що в системі виникає послідовне відокремлення сигналів на частотах різних каналів t, і = 1, 2, … N. При цьому на решітку з номером s, 1  s  N-1, падає випромінювання, в якому вже відсутні сигнали з частотами і з 1  i  s-1 (внаслідок відокремлення на попередніх решітках), а сигнал з частотою s відгалужується внаслідок резонансного відбиття від цієї решітки. Випромінювання з частотами i, і = s+l, …, N проходить крізь решітку з номером s та попадає на наступну решітку. До решітки з номером N-1 надходить випромінювання з частотами N-1 та N, причому сигнал на частоті N-1 відокремлюється внаслідок резонансного відбиття, а сигнал з частотою N проходить крізь цю останню решітку. Таким чином, система з N-1 решітками дозволяє здійснити відокремлення (демультиплексування) N сигнальних каналів. Об'єднання N каналів (тобто, мультиплексування) в єдиний спільний канал здійснюється за умов, коли окремі сигнали на частотах x, 2,…, N будуть подані на відповідні решітки у зворотних напрямках. Однак при використанні цієї схеми має місце значне послаблення сигналу, що є суттєвим недоліком такого пристрою. Наприклад, якщо пристрій призначено для розділення N сигналів на частотах 1, 2,…, N, він має N-1 решітку, кожна з яких нанесена на діелектричну пластину з ефективним показником заломлення n. Сигнал на частоті і до його відділення на i-ій решітці зазнає 2(і-1) актів проходження/відбиття крізь/від поверхні попередніх пластин, кожний з яких супроводжується втратами на дзеркальне відбиття, а також об'ємним (i-1)- кратним поглинанням у пластинах, на які нанесено решітки. Коефіцієнт відбиття випромінювання від кожної поверхні пластини при s-поляризації падаючого випромінювання (вектор Е напруженості електричного поля хвилі перпендикулярний до площини падіння) дорівнює: R cos   n2  sin2  cos   n2  sin2  2 , (1) де  - кут падіння світла на пластину, n - показник заломлення матеріалу пластини. Інтенсивність випромінювання Iпад , яке досягає i-ої решітки і Iпад = I0(1-R) і 50 55 2(i-1) , (2) де I0 - інтенсивність випромінювання в i-тому каналі на вході демультиплексора (об'ємним поглинанням випромінювання в пластинах можна знехтувати). Якщо кількість каналів, що розподіляються, N10, зменшення інтенсивності останніх із каналів, що відгалужуються, може стати значним. Наприклад, якщо пластиною, на якій сформовані решітки, є прозорий діелектрик з показником заломлення n=1,5 (скло), то, відповідно до (1), при N=10,  = 45° маємо R=0,09, а інтенсивність останнього з сигналів, що 1 UA 99596 C2 18 5 10 15 20 25 30 відгалужується, I10/I0 = (0,91) =0,2, тобто його інтенсивність зменшується на 7 дБ відносно інтенсивності випромінювання, що падає на демультиплексор. В основу цього винаходу поставлена задача зменшення втрат інтенсивності сигналів, які з'являються при роз'єднанні чи об'єднанні сигналів у багатоканальних лініях передачі інформації. Поставлена задача вирішується у цьому винаході тим, що відділення сигналу на визначеній частоті відбувається внаслідок розсіювання падаючого променя на відбивальній решітці, яку створено на поверхні речовини з високою електропровідністю (метал, напівпровідник), до того ж параметри решітки підбираються таким чином, щоб на довжині хвилі s відгалуженого сигналу внаслідок резонансного розсіювання здійснювалось повне заглушення дзеркального відбиття (ПЗДВ), і, крім того, потік енергії випромінювання, яке відгалужується у визначений недзеркальний дифракційний порядок, мав максимально можливе значення. Більш конкретно, у пристрої для роз'єднання та об'єднання вузькосмугових оптичних сигналів у вигляді лінійно поляризованих в одній площині поперечних електромагнітних хвиль, що відрізняються центральними довжинами хвиль, який включає ряд періодичних дифракційних решіток, причому штрихи кожної решітки перпендикулярні площині поляризації електромагнітних хвиль, яка співпадає з площиною падіння, кожна решітка виконана з можливістю просторового виділення у заздалегідь визначеному напрямку одного сигналу з сукупності сигналів, які сумісно розповсюджуються в одному напрямку, або об'єднання просторово розділених сигналів, що розповсюджуються у заздалегідь визначених напрямках, у сукупність сигналів, які сумісно розповсюджуються в одному напрямку, решітки розташовані так, що при розділенні сигналів на наступну решітку падає сукупність сигналів, яка не містить виділеного на попередній решітці сигналу, а при об'єднанні сигналів на наступну решітку падає сукупність об'єднаних на попередній решітці сигналів, проведені такі вдосконалення: дифракційна решітка є площинною ангармонічною дифракційною решіткою, яка створена на поверхні металу чи напівпровідника з високим коефіцієнтом відбиття; дифракційна решітка виконана з можливістю відгалуження сигналу з заданою центральною довжиною хвилі у визначений недзеркальний дифракційний порядок з максимально можливою інтенсивністю та повного заглушення дзеркального відбиття цього сигналу; період решітки s і кут падіння  пов'язані з центральною довжиною хвилі s сигналу, що виводиться завдяки резонансній дифракції на s-тій решітці, співвідношенням sin   rs / s  1 ()2 , де  - уявна частина поверхневого імпедансу провідного середовища 35 40 45 50 55 решітки, r - номер резонансного спектра, що відповідає відгалуженню сигналу у визначений недзеркальний дифракційний порядок; а відношення амплітуд гармонік Фур'є-спектра решітки визначається таким, що потік енергії випромінювання, яке відгалужується у визначений недзеркальний дифракційний порядок, має максимально можливе значення. Технічний результат, який досягається цим винаходом, полягає у зменшенні втрат інтенсивності сигналів, що відгалужуються. Це реалізується за рахунок використання відбивальних решіток, на відміну від прототипу, де використовуються пропускні решітки, причому параметри відбивальних решіток підібрані так, щоб сигнал, що відгалужується, спрямовувався з максимальною інтенсивністю у напрямку, відмінному від напрямку дзеркального відбиття, а решта сигналів спрямовувалася саме у напрямку дзеркального відбиття. Нижче і наводиться опис явища резонансної дифракції, приклад здійснення пристрою за винаходом і приклад виготовлення дифракційної решітки з посиланням на креслення, з яких: на Фіг. 1 представлена геометрія резонансної дифракції на одній з таких відбивальних решітках при резонансі в мінус другому (r = -2) дифракційному порядку; та схематично представлене виділення спектра одного вузькосмугового сигналу з сукупності спектрів вузькосмугових сигналів; на Фіг. 2 схематично представлене додання спектра одного вузькосмугового сигналу до сукупності спектрів вузькосмугових сигналів; на Фіг. 3 схематично представлений приклад здійснення пристрою за винаходом; на Фіг. 4 представлена схема формування періодичної структури дифракційної решітки. Явище резонансної дифракції на періодичних структурах полягає в наступному. Як відомо [3], на поверхні провідного середовища існують поверхневі електромагнітні хвилі (іншими словами - поверхневі плазмон-поляритони, ППП), які є власними поперечно-магнітними поляризованими (ТМ-поляризованими) хвилями, що існують на межі розподілу. З іншого боку, також відомо, що при розсіюванні на періодичній структурі виникають дифраговані хвилі, які розповсюджуються під кутами 2 UA 99596 C2 m  arcsin(sin   mg / k ), m  0,12... , відносно нормалі до незбуреної поверхні z=0 (Фіг. 1). Тут k=2/ - хвильове число падаючої хвилі, g=2/, де  - період решітки. Знак кута співпадає зі знаком проекції відповідного хвильового вектора на поверхню. Якщо кут падіння та період решітки вибрано такими, що 5 10 15 20 25 30 35 k sin   rg  k 1 ()2 (  - уявна частина поверхневого імпедансу провідного середовища), причому падаюча хвиля ТМ-поляризована, то така r-та дифракційна хвиля збігається зі власною хвилею межі поділу (ППП) і, таким чином, в системі виникає резонанс в r-му дифракційному порядку. За цих умов амплітуда Еr резонансної хвилі значно зростає та відбувається суттєвий перерозподіл енергії між хвилями різних дифракційних порядків. Для роботи запропонованого пристрою суттєво, що за умов належного вибору параметрів решітки можна практично повністю згасити дзеркальне відбиття, перетворюючи амплітуду дзеркально відбитої хвилі E R на нуль. Внаслідок цього резонансу енергія падаючої хвилі може 0 значною мірою передаватися до хвилі, відбитої в ненульовому дифракційному порядку. Відокремлення сигналу певної частоти s із сукупності сигналів на частотах x, …, N обумовлене резонансним розсіюванням на решітці, період якої вибирається так, щоб умови резонансу виконувалися тільки для хвилі з частотою s. Присвоїмо для визначеності такій решітці номер s, так що відгалуження сигналу з частотою s буде відбуватися на s-ій решітці. При цьому параметри s-ої решітки (її гармонійний склад) вибираються таким чином, щоб відбувалося повне заглушення дзеркального відбиття на частоті s, так що сигнал з частотою s відбивається від решітки в недзеркальному дифракційному порядку з високою дифракційною ефективністю. Таким чином він просторово відділяється від інших сигналів. Сигнали з частотами І з i=1, … s, -1, s+l, …, N далекі від резонансу і тому вони відбиваються від s-ої решітки під кутом дзеркального відбиття з майже стовідсотковою ефективністю та далі надходять до наступної решітки. Параметри цієї решітки вибираються так, щоб на ній відбулося відгалуження сигналу з частотою ss та майже стовідсоткове дзеркальне відбиття сигналів з іншими частотами і т. д. У пристрої, що заявляється, реєстрацію відгалуджуваного сигналу пропонується здійснювати в одному з дифракційних каналів, що відповідає хвилі, яка розповсюджується у просторі. Як виявлено в [3], якщо решітка є ангармонічною, причому виконується певне співвідношення між амплітудами гармонік решітки, амплітуда цієї хвилі може сягати величини 0,7…0,8 від амплітуди падаючої хвилі. Геометрію розсіювання для окремого випадку, коли резонансним є спектр мінус другого порядку (r = -2), показано на Фіг. 1а. При цьому тільки хвилі нульового та мінус першого дифракційних порядків розповсюджуються у просторі, так що відгалуження на заданій частоті здійснюється у мінус першому порядку дифракції. Згідно з [3], умова виникнення ПЗДВ має вигляд: 2 2  wr wr  M  2   0 , (3) br  r    0   M,r bM  0       i де b     , а m m 2 m  kmz / k  1  m 40 k  /  , поверхневий імпеданс середовища, - стала розповсюдження w-гo дифракційного спектра, m  sin   mk , w m  w m  g m m /  решітки z  ( x)  (комплексний)  безрозмірна нормована амплітуда m-ої гармоніки профілю  m exp(imgx) , m  m - Фур'є-амплітуди решітки, індексами r, M позначено номери резонансного та нерезонансних дифракційних порядків відповідно. Вважається, що нерівності поверхні поділу є малими та розлогими ( g  1 ). Реальна частина комплексного 45 рівняння (3) містить умову на співвідношення амплітуд резонансної (wr) та нерезонансних гармонік решітки (wN), а уявна - визначає місцезнаходження резонансу. Наприклад, коли резонансною є хвиля з r = -2 (Фіг. 1), то умові (3) задовольняє бігармонійна решітка зі співвідношенням амплітуд гармонік  1 w2 1   , wm=0 при m3. (4)  0  2  w  w1  1 1  50 Важливо, що при виконанні умови (4) інтенсивність сигналу в -1-ому дифракційному порядку (тобто інтенсивність відгалуженого сигналу) сягає максимуму: 3 UA 99596 C2 I1  Imax  1 2 w1 2 w1  1 (5) w 2  Imax та монотонно зростає з ростом w1. При 1 1 величина 1 стає порядку 1, тобто ефективність відгалуження є достатньо великою. Зазначимо, що резонанс на хвилі з r = -2 є одним з найбільш привабливих, оскільки в цьому випадку існують при додатковій умові 5   2     k   sin   1    / 2       sin    2  1  2  / 3  1/ 3   лише дві хвилі, що розповсюджуються у просторі - дзеркально відбита хвиля та дифрагована хвиля порядку -1, яка являє собою відгалужений сигнал, так що втрати енергії на розсіювання в інші нерезонансні канали відсутні.  /     / k 10 15 20 Напівширина резонансу за довжиною хвилі при цьому становить і зменшується зі збільшенням кута падіння (що супроводжується відповідним збільшенням величини к). Сигнал, що відгалужується при резонансній дифракції у -2-ому порядку, розповсюджується в площині падіння під кутом -1=arcsin(sin -к). (6) На Фіг. 1 представлені геометрія резонансної дифракції (Фіг. 1а) та відгалуження сигналу з центральною довжиною хвилі s=1550,12 нм (вказана пунктиром) при ширині спектра кожного з сигнальних каналів  = 0,8 нм на бігармонічній решітці (параметри наведено у тексті) для . 4 . 4резонансу з r = –2. В околу s прийнято  = 7 10- -0,086i (значення  = 7,14 10- 0,133i, яке відповідає сріблу при  = 1,06 мкм [4], перераховано за формулою Друде [5]). k - хвильовий вектор падаючої електромагнітної хвилі,  - кут падіння, km - хвильовий вектор хвилі m-го дифракційного порядку, g=2/,  - період решітки, I0 - нормована спектральна інтенсивність сукупності сигналів, що подається на вхід демультиплексора (Фіг. 1б), I-1 - інтенсивність  відгалуженого сигналу (Фіг. 1в), I0  I0  I1 - інтенсивність сукупності сигналів, що відбиваються від решітки під кутом дзеркального відбиття (Фіг. 1г). В розрахунках відгалуження прийнято  =   60°, gs  k s  sin   1  ()2  / 2 .  25 30 35 40 45 50  Сигнали на довжинах хвиль  s з s  s зазнають майже дзеркальне відбиття від 5-ої решітки, причому їх коефіцієнт відбиття за енергією R0,97. Тому навіть при багатократному відбитті сигналів від послідовно розташованих решіток втрати сигналу будуть суттєво меншими, ніж в пристрої-прототипі. Наприклад, при розгалуженні 10 каналів потрібен пристрій, який складається з 9 решіток. Зменшення інтенсивності останнього (десятого) із відокремлюваних 9 сигналів, становить R 0,76, тобто 1,2 дБ, що суттєво менше, ніж у пристрої-прототипі. Максимальні втрати будуть спостерігатися у передостанньому (дев'ятому) каналі, який зазнає вісім актів дзеркального відбиття на попередніх решітках і також перетворення в недзеркальний дифракційний порядок на останній решітці. Таким чином, максимальні енергетичні втрати в 10канальному пристрої можна оцінити у 2,3 дБ, що суттєво нижче втрат у пристрої-прототипі. Додання сигналу здійснюється за аналогічною схемою, яка заснована на властивості зворотності для випромінювання. Приклад реалізації представлений на Фіг. 2, де показано об'єднання сигналу на довжині хвилі s=1550,12 нм (Фіг. 2а) із сукупністю сигналів з іншими довжинами хвиль (Фіг. 2б) у спільний канал (Фіг. 2в). Ширина кожного зі вхідних сигналів на напіввисоті  = 0,8 нм. Приклад реалізації пристрою, що заявляється, показано на Фіг. 3. Пристрій являє собою сукупність відбивальних решіток l, …, N-l (у прикладі, наведеному на Фіг. 3, N=6), які розташовані на двох паралельних пластинах 6, 7, виготовлених із матеріалу з низьким коефіцієнтом лінійного розширення, які, разом з основою 8, утворюють монолітну конструкцію. На внутрішніх поверхнях пластин, які звернені одна до одної, нанесена плівка 9 матеріалу з високою відбиваючою спроможністю, на яких сформовані (наприклад, методом фотолітографії, див. нижче) відбивальні решітки 1-5. Параметри решіток визначаються таким чином, щоб на них мала місце резонансна дифракція на частоті сигналу, що відгалужується. Пластини 6, 7 мають отвори 10-16 для введення/виведення випромінювання. При роботі пристрою в режимі роз'єднання сигналів (демультиплексування) крізь отвір 16 подається сукупність сигналів, а відгалужені сигнали виходять крізь отвори 10-15. При роботі пристрою в режимі об'єднання сигналів (мультиплексування) крізь отвори 10-15 подаються сигнали на відповідних частотах (див. вище), які після дифракції на решітках 1-5 просторово об'єднуються та виводяться крізь отвір 16. 4 UA 99596 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 В режимі роз'єднання сигналів пристрій працює наступним чином. Світловий промінь, який включає сукупність сигналів на частотах (1, 1,…, 6 (Фіг. 3), крізь отвір 16 в пластині 6 попадає на решітку 1 пластини 7. Параметри решітки визначені таким чином, що на ній виникає резонансне розсіювання лише на частоті, яку треба відділити; нехай це буде частота 1. Внаслідок резонансного розсіювання сигнал на цій частоті відгалужується від інших, розповсюджується під кутом -1 (див. формулу 6) та виводиться крізь отвір 10 в пластині 6. Решта частотних компонентів променя зазнає дзеркальне відбиття від решітки 1 і подається на решітку 2 пластини 6, на якій відгалужується сигнал на наступній частоті, наприклад, частоті 2, і т. д. Процес відбиття випромінювання від решіток продовжується до повного розділення частотних компонентів променя. Якщо в зазначеному пристрої крізь отвори 10…15 подати на решітки сигнали на частотах 1,…, 6 (Фіг. 3), то сукупність цих сигналів буде розповсюджуватися в напрямках, зворотних до напрямку променя 16, так що такий пристрій буде працювати як мультиплексор, тобто як об'єднувач каналів. На Фіг. 4 схематично представлений процес виготовлення дифракційної решітки для пристрою згідно з винаходом. На поверхню скляної пластини 6 або 7 наноситься позитивний фоторезист 17 типу ФП-383 та піддається сушінню спочатку на повітрі протягом 20 хвилин, а потім - у печі при температурі 120-140 °C протягом одної хвилини. Після цього фоторезист освітлюється двома променями 18, 19 когерентного ультрафіолетового випромінювання від одного джерела - ексимерного лазера 20 - за допомогою напівпрозорого 21 та глухого 22 дзеркал. Внаслідок того, що оптичні дистанції променів 18 та 19 мають різну довжину, в фоторезисті формується інтерференційна картина - гармонічна решітка (1-5), період якої можна змінювати, якщо повертати дзеркало 22 навколо осі, перпендикулярної до лазерного променя за допомогою поворотного механізму. У пучностях інтерференційної картини освітленість фоторезисту максимальна, а у вузлах мінімальна. Відповідно, буде різним ступінь експонування фоторезисту, і, отже, його розчинність, яка прямо пропорційна дозі ультрафіолетового випромінювання, яку отримано при експонуванні. Після експонування протягом 20-25 сек. фоторезист підлягає хімічній обробці проявленню у 5 % розчині КОН протягом 1 хвилини. При цьому зони, які відповідають пучностям інтерференційної картини, будуть розчинятися швидше, ніж зони, які відповідають вузлам. Внаслідок цього на поверхні фоторезисту формується гармонічна решітка з періодом . Потім фоторезист підлягає задублюванню (полімеризації) шляхом нагрівання у печі протягом 1,5-2 хвилин при температурі 200-250 °C. На сформовану таким чином гармонічну решітку наноситься (напиляється) шар срібла 9 товщиною 5-10 мкм, що значно перевищує як глибину скін-слою, так і глибину згасання поверхневої хвилі в сріблі. При необхідності виготовлення ангармонічної решітки, яка містить К гармонік, фоторезист експонують послідовно К разів, причому кожне наступне експонування виконують після проявлення попередньої інтерференційної картини перед задублюванням фоторезисту. Наступні операції (задублювання, напилення) проводять при режимах, зазначених вище. Джерела інформації:: 1. Мустель Е.Р., Парыгин В.Н. Методы модуляции и сканирования света. - М.: Наука, 1970.296с. 2. Нагибина И.М., Москалев В.А., Полушкина Н.А., Рудин В.Л. Прикладная физическая оптика. -М.: Высшая школа, 2002.-565с. 3. Кац А.В., Спєвак І.С. Дифракція електромагнітних хвиль. - Харків: Вид. ХВУ, 1998,-198с. 4. Емельянов В.И., Семиногов В.Н., Соколов В.И. Влияние дифракции второго порядка на линейные и нелинейные оптические эффекты вблизи поверхности с периодическим рельефом// Квантовая электроника.-1987.-14, № 10. - С.2028-2037. 5. Физическая энциклопедия.// Гл. редактор А.М.Прохоров, т. 2. -М.: Сов. энциклопедия, 1990.-703с. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 55 60 Пристрій для роз'єднання та об'єднання вузько смугових оптичних сигналів у вигляді лінійно поляризованих в одній площині поперечних електромагнітних хвиль, що відрізняються центральними довжинами хвиль, який містить ряд періодичних дифракційних решіток, причому штрихи кожної решітки перпендикулярні площині поляризації електромагнітних хвиль, яка співпадає з площиною падіння, кожна решітка виконана з можливістю просторового виділення у заздалегідь визначеному напрямку одного сигналу з сукупності сигналів, які сумісно 5 UA 99596 C2 5 10 розповсюджуються в одному напрямку, або об'єднання просторово розділених сигналів, що розповсюджуються у заздалегідь визначених напрямках, у сукупність сигналів, які сумісно розповсюджуються в одному напрямку, решітки розташовані так, що при розділенні сигналів на наступну решітку падає сукупність сигналів, яка не містить виділеного на попередній решітці сигналу, а при об'єднанні сигналів на наступну решітку падає сукупність об'єднаних на попередній решітці сигналів, який відрізняється тим, що кожна дифракційна решітка є площинною ангармонічною дифракційною решіткою, яка створена на поверхні металу чи напівпровідника з високим коефіцієнтом відбиття і яка виконана з можливістю відгалуження сигналу з заданою центральною довжиною хвилі у визначений недзеркальний дифракційний порядок з максимально можливою інтенсивністю та повного заглушення дзеркального відбиття цього сигналу, причому період решітки s і кут падіння  пов'язані з центральною довжиною хвилі s сигналу, що виводиться завдяки резонансній дифракції на s-тій решітці, співвідношенням 15 sin   rs / s  1  ()2 , де  - уявна частина поверхневого імпедансу провідного середовища решітки, r - номер резонансного спектра, що відповідає відгалуженню сигналу у визначений недзеркальний дифракційний порядок, а відношення амплітуд гармонік Фур'є-спектра решітки визначається таким, що потік енергії випромінювання, яке відгалужується у визначений недзеркальний дифракційний порядок, має максимально можливе значення. 6 UA 99596 C2 Комп’ютерна верстка Л. Купенко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 7