Интегральная оптика для систем передачи и обработки информации - Семенов А.С.
ISBN 5-256-00738-6
Скачать (прямая ссылка):
1 — модуляторы; 2 — дифракционные решетки; 3 — пленарные линзы; источники излучения; 5 — зеркало
.198 сигналы x(t). При более высоких скоростях можно использовать полосковую линию, синхронизирующую движение входного электрического и оптического сигналов по мере накопления значений полинома Рп(х).
Такая конвейерная архитектура подобна архитектуре прямого умножителя матрицы на вектор в том отношении, что скорость появления результатов вычислений определяется только скоростью прохождения света через процессор. Практические ограничения на скорость обработки накладывают скорость ввода данных и скорость детектирования результата с приемлемым отношением сигнал-шум.
Одно из наиболее интересных свойств полиномиального конвейерного процессора заключается в том, что он представляет собой первое оптическое устройство, которое в принципе может выполнять операцию деления, т. е. для данного а находить 1 /а. Алгоритм деления основан на том факте, что корень X0 уравнения f(x) = \/x—а есть просто Хо = \/а. Следовательно, если функцию f(x) можно представить в виде полинома (путем разложения ее относительного соответствующего опорного значения), то конвейер можно использовать для нахождения корня полинома, который в соответствии с последним выражением будет искомой обратной дробью. Разработана структура усложненных ИО-процессоров такого типа и проведены оценки объема параллельной обрабатываемой информации, скорости и достоверности ее обработки [83].
7.10. КОММУТИРУЮЩИЕ ОПТИЧЕСКИЕ
ИНТЕГРАЛЬНЫЕ СХЕМЫ
Коммутация оптических сигналов является одной из основных операций в системах оптической обработки и передачи информации. Разработка коммутирующих ОИС тесно связана с повышением степени интеграции большинства монолитных !і гибридных ОИС для обработки информации, а также с возможностью объединения таких ОИС в более сложные многофункциональные гибридные оптические схемы. В настоящее время для разработки коммутирующих ОИС используются три основных типа электрооптически управляемых оптических ответвителей: 1) на основе связанных OB — волноводный направленный ответвитель; 2) волноводный брэгговский ответвитель; 3) ответвитель на основе пересекающихся или разветвляющихся OB с управляемой связью волноводов или зеркалами полного внутреннего отражения. Коммутирующие ОИС могут быть выполнены в виде набора последовательно или параллельно соединенных оптических ответвителей.
Рассмотрим методы построения и архитектуру последовательных ИО-коммутаторов. Они выполняются по схеме IxN каналов и являются по сути многоканальными переключателями. На рис. 7.19, а—в приведены схемы простейших последовательных ИО-коммутаторов 1XN каналов, выполненных на основе направлен-
.199 ItiIX
А/Д W
І)
Рис. 7.19. Схемы последовательных ИО-коммутаторов IXJV каналов на основе направленных ответвителей (а), разветвляющихся OB с направленной связью (б), разветвляющихся OB с управляемой связью (е), для JV= 4, а также на основе брэгговских ответвителей для N каналов (г)
ных ответвителей и разветвляющихся OB в ниобате лития [83]. Они имеют достаточно высокое быстродействие (частота переключения порядка нескольких сотен мегагерц), высокую эффективность переключения (свыше 99%), хорошую защищенность от переходных влияния между соседними каналами (до —25 дБ) и низкие вносимые потери (не более 5 дБ с учетом потерь на стыковку OB с одномодовым ВС). Интегрально-оптические коммутаторы на разветвляющихся OB могут быть выполнены на основе как направленных ответвителей, так и электрооптических управ- ' ляемых отражателей с симметричным и асимметричным разветвлением OB. Для построения ИО-коммутатора по схеме ІХ4 канала требуются только три управляемых оптических ответвителя. В ИО-коммутагоре с электрооптическими управляемыми отражателями переключение каналов выполняется тремя потенциалами О и ±t/n, защищенность от переходных влияний между коммутируемыми каналами для симметричного и асимметричного вариантов коммутатора составляет 15 и 25 дБ соответственно. Аналогичную архитектуру имеют ИО-коммутаторы на основе разветвляющихся OB с направленной связью. Однако с увеличением
.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 пленарном OB (в результате электрооптического эффекта) брэггов-ской 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 электрооптически управляемых направленных ответвителей [83].
