10.2.1. Типы базовых оптических кросс-коммутаторов

Существуют несколько технологий, используемых для создания оптических коммутаторов. В со­ответствии с ними можно выделить следующие типы оптических коммутаторов:

механические оптические коммутаторы;

электрооптические коммутаторы;

термооптические коммутаторы; оптоэлектронные коммутаторы на основе ППОУ; интегральные активно-волноводные коммутаторы; коммутаторы на фотонных кристаллах;

коммутаторы на многослойных световодных жидкокристаллических матрицах, коммутаторы на ИС с набором матриц оптоэлектронных вентилей, связанных при взаимо­действии оптическим лучом

10.2.1.1. Механические оптические коммутаторы

Механические оптические коммутаторы - МОК (MS) используют механическое перемещение элемента, коммутирующего световой поток от входных оптических портов к выходным, к кото­рым подключены ОВ. Таким коммутирующим элементом может быть [260, 298, 299]:

вращающийся отрезок оптического волновода, поворачиваемый на определенный фиксиро­ванный угол для соединения входного порта с i-м выходным портом или пары входных пор­тов с i-й парой выходных портов (порты расположены по окружности); вращающаяся призма или зеркало (плоское или сферическое вогнутое), поворачивае­мое на определенный фиксированный угол и коммутирующее отраженный луч (по­сланный как падающий от входного порта) на выходной порт (см. рис. 10-12); направленные звездообразные/древовидные разветвители*, позволяющие фокусиро­вать световой поток на одном из выходных портов за счет изменения коэффициента связи, осуществляемого путем механиче­ского воздействия на разветвитель в зоне оптической связи (например, его скручи­ ванием или растяжением).

МОК имеют один или два (дуплексные) входных и п выходных портов, время переключе­ния от 10 до 500 мс и, следовательно, могут использоваться только для автоматической реконфи­гурации сети. Их достоинство - небольшие вносимые потери (минимально до 0,5 дБ) и большое переходное затухание (до -80 дБ). Емкость таких коммутаторов может достигать сотен выходных портов (например, коммутаторы FS-S, FS-M, FS-L компании Fujikura перекрывают диапазон вы­ходных портов от 50 до 1600), однако число входных портов ограничено, как правило, одной па­рой, что и определяет специфику их использования. Хотя эти типы коммутаторов наиболее прора­ботаны, их использование в системах оптической коммутации большой размерности пхп пробле­матично не только с точки зрения числа входов, но и с точки зрения управления процессом ком­мутации. Параметры коммутаторов приведены в табл. 10-3 [260, 299].

10.2.1.2. Электрооптические коммутаторы

Электрооптические коммутаторы - ЭОК (EOS) также используют направленные разветвители для фокусировки светового потока на одном из выходных портов за счет изменения коэффициента связи. Однако оно осуществляется путем изменения коэффициента преломления материала раз-ветвителя в зоне оптической связи. На рис. 10-13 приведена схема такого коммутатора, оптиче­ские волноводы которого изготовлены из ниобата лития (LiNbOj). Эффект коммутации достигает­ся за счет изменения коэффициента преломления материала под действием напряжения, прикла­дываемого к двум электродам в зоне оптической связи.

ЭОК обладают исключительно высокой скоростью переключания (порядка 10-100 пс), ог­раничиваемой паразитной емкостью конфигурации электродов, и могут использоваться для реали­зации очень высоких скоростей переключения, требуемых для внешних модуляторов. Емкость этих типов коммутаторов мала (2x2), хотя и может быть увеличена путем интеграции нескольких таких коммутаторов на одной подложке. Кроме того, они имеют относительно высокие вносимые и поляризационные потери (см. табл. 10-3).

*