Оптика фемтосекундных лазерных импульсов - Ахманов С.А.
ISBN 5-02-013838-Х
Скачать (прямая ссылка):
.200 числа коммутируемых каналов N габариты (длина) рассмотренных последовательных ИО-коммутаторов значительно возрастают, что не всегда приемлемо для построения сложных многофункциональных ОИС.
Для построения последовательных ИО-коммутаторов применяются также волноводные брэгговские ответвители (рис. 7.19,г), в которых переключение происходит на индуцированной в планарном OB (в результате электрооптического эффекта) брэгговской дифракционной решетке прямоугольной или характеристической формы [195]. Такой ИО-коммутатор может осуществлять переключение каналов и пространственное разделение по длинам волн оптического излучения в планарном OB со скоростью переключения свыше 100 МГц при напряжении переключения не более 10 В. Однако и в этом случае для увеличения числа коммутируемых каналов требуется увеличивать линейные размеры коммутирующей ОИС.
Матричные коммутирующие ОИС обеспечивают коммутацию произвольных входных и выходных каналов оптической схемы. Для построения матричных коммутирующих ОИС используются те же три основных типа уцравляемых оптических ответвителей, что и для последовательных ИО-коммутаторов. Наиболее разработанными являются матричные ОИС на основе электрооптичес-ки управляемых направленных ответвителей [83].
Анализ волноводных ИО-коммутаторов по схеме 3X3 канала, выполненных на эквидистантно расположенных связанных OB с каскадно соединенными двухсекционными управляемыми направленными ответзителями, показывает, что для коммутации произвольных входных и выходных каналов требуется задавать определенную дискретную длину связи волноводов ?д = я/'(21/2К). Однако технологический разброс параметров направленных ответвителей, возникающий при изготовлении таких коммутирующих ОИС, приводит к разбросу коэффициентов связи, из-за чего возникает проблема подстройки связи OB. Расчеты, проведенные в предположении линейной зависимости фазового рассогласования A? от приложенного напряжения U, показывают, что состояние ИО-коммутатора, при котором возможно переключение между собой любых смежных OB, достигается при произвольных длинах связанных OB Ln, удовлетворяющих требованию л/2К< <Ln<3n/2K. Остальные состояния достигаются каскадным соединением секций управляемых направленных ответвителей, одна из которых имеет длину La, а вторая Ln [83].
Исследование переключения оптического излучения в попарно связанных OB (N^>1) показывает, что построение многоэлементных матричных коммутаторов по схеме NxN каналов на оенове таких OB с полной коммутацией всех входных и выходных волноводов возможно только при строгом контроле заданных коэффициентов связи и соответствующего фазового рассогласования для каждой пары связанных OB. Такая задача является достаточно сложной и трудно реализуемой на практике. Поэтому в насто-
.201 ящее время разработаны и нашли широкое применение матричные коммутирующие ОИС на основе различных комбинаций последовательно и параллельно соединенных электрооптических управляемых направленных ответвителей на связанных OB.
На рис. 7.20 приведены различные варианты построения матричных коммутирующих ОИС на NxN каналов на основе волноводных направленных ответвителей. Архитектура таких ОИС определяется числом коммутируемых входов и выходов и зависит от допустимого уровня вносимых потерь и защищенности от переходных влияний между коммутируемыми каналами (перекрестных помех).
Экспериментально реализованы различные варианты коммутирующих ОИС на 4X4 канала на подложках из ниобата лития с различным числом управляемых направленных ответвителей [83]. В простейшем варианте коммутирующая ОИС на 4X4 канала реализована на пяти направленных ответвителях (см. рис. 7.20,а). В такой схеме с общей длиной 25 мм и шириной канальных OB 3 мкм напряжение переключения на длине волны 0,63 мкм составляет 25 В, вносимые потери не превышают 1 дБ, а перекрестные помехи —18 дБ. Для снижения уровня перекрестных, помех необходимо уменьшить потери на излучение на изгибах OB. Выбором соответствующей архитектуры в коммутирующей ОИС на 4X4 канала удалось не только уменьшить число используемых направленных ответвителей до четырех, но и существенно (до —25 дБ) снизить уровень перекрестных помех (см. рис. 7.20,6) [83].
В общем случае в коммутирующей ОИС такой архитектуры с числом входных и выходных плеч N=2п требуется 2"-1 п элек-
Рис. 7.20. Различные варианты матричных коммутирующих ОИС JVXJV каналов на основе направленных ответвителей дли JV=4 (а—в), а также схема электродов элементарного переключателя (г)
.202 трооптически управляемых направленных ответвителей (п = 2, 3, 4, ...). Коммутирующая ОИС на 4X4 канала, выполненная на подложке из ниобата лития Х-среза, имеет общую длину 20 мм и ширину канальных OB 5 мкм. На длине волны 1,3 мкм перекрестные помехи в такой ОИС не превышают —25 дБ, а вносимые потери, с учетом потерь на стыковку с одномодовыми ВС на входе и выходе, составляют 4,2 дБ [83]. Разработанная ОИС имеет практически одинаковые характеристики для обеих ортогональных поляризаций основной моды OB. Для создания коммутирующей ОИС на 8X8 каналов аналогичной архитектуры требуется подложка из ниобата лития в 2 раза большей длины.
