Оптические коммутаторы

Оптическая коммутация принципиально отличается от механической коммутации потоков. При механической коммутации время срабатывания составляет десятки мс (в среднем от 20 до 50 мс). 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 основых конструкций оптических коммутаторов должно иметь, по крайней мере, два выхода. Основными параметрами коммутатора являются: перекрестные помехи, вносимые помехи, скорость переключения, управляющее напряжение. В настоящее время используются разнообразные типы оптических коммутаторов — направленные ответвители, мостовой балансовый интерферомер и коммутатор на скрещивающихся волноводах. В основе работы оптического коммутатора используется линейный электрооптический эффект Поккельса (Pockels), который заключается в изменении показателя преломления материала пропорционально напряженности приложенного электрического поля. Эффект Поккельса может наблюдаться только в кристаллах, не обладающих центром симметрии.

Разветвитель-коммутатор 2х2 (элемент 2х2)

Общая схема сплавного разветвителя Х-типа показана на рис. 8.9 а. Излучение, введенное в один волновод, проникает в другой за счет перекрытия реактивных полей двух волноводов. Погонный коэффициент связи k зависит от параметров волновода, длины волны л и ширины зазора g между волноводами. Разветвитель характеризуется разностью постоянных распространения двух волноводов Л~З =2л(Х, — N,)/Х, (где N — эффективные показатели преломления) и длиной L. Прикладывая электрическое напряжение к электродам, расположенным по бокам или сверху и снизу волноводов, образующих так называемую ячейку Поккельса, можно регулировать фазовую расстройку за счет линейного электрооптического эффекта.

Еще одна реализация разветвителя-коммутатора 2X2, состоящая из двух последовательных Х-разветвителей, представлена на рис. 8.10. Оптические сигналы после прохождения по разным плечам интерферируют во втором разветвителе. Путем изменения напряжения на электродах, охватывающих одно из плеч, можно регулировать разность фаз между приходящими во второй разветвитель сигналами и тем самым влиять на характер интерференции.