10.2.1.3. Термооптические коммутаторы

В этих типах коммутаторов используется явление изменения коэффициента преломления под дей­ствием температуры. В качестве коммутирующего устройства при этом используется интерфе­рометр Маха-Цендера* - ИМЦ (MZI), материал волноводов которого под действием температу­ры изменяет эффективный коэффициент преломления п_эф, а, следовательно, и fi - постоянную распространения моды (так как /3=2тт_Эф/Х). Это, в свою очередь, ведет к изменению разности фаз между двумя плечами интерферометра (см. рис. 10-14,а), вызывающему эффект коммутации входного сигнала с одного выхода на другой. Базовыми здесь являются коммутирующие элемен­ты размера 2x2, которые при определенном каскадировании позволяют сформировать коммутато­ры емкостью 8x8. Обозначение такого базового элемента (БЭ) приведено на рис. 10-14,6.

Основой БЭ является MZI, построенный из двух последовательно включенных направлен­ных разветвителей (3 дБ), связанных между собой двумя оптическими волноводами различной длины, для создания разности фаз ЛЬ (см. рис. 10-14,а). Учитывая, что каждый направленный раз-ветвитель создает на выходах разность фаз л/2, получаем разность фаз на выходах БЭ я+/ЗАЬ (вы­ход 1) и PAL (выход 2). Выбирая ЛЬ так, что /ЗАЬ=кя, получаем разность фаз между выходами, равную п, т.е. сигнал со входа 1 попадает на выход 1, если для него равенство @АЬ=кл соответст­вует к нечетному, и на вход 2, если это равенство соответствует к четному. Локальный дозирован­ный импульсный нагрев элемента, изменяющий левую часть равенства, эквивалентен изменению четности к, т.е. приводит к факту коммутации сигнала с одного выхода на другой.

Термическая природа этих устройств делает их достаточно инерционными (см. табл. 10-3), кроме того, они обладают большими вносимыми потерями и малым переходным затуханием. По­следнее может быть улучшено, если подложки устройств коммутатора будут выполнены не из кварцевого стекла, а из специальных полимеров.

10.2.1.4. Оптоэлектронные коммутаторы на основе ппоу

Для оптической коммутации можно использовать и полупроводниковые оптические усилители -ППОУ, если в качестве параметра, управляющего механизмом коммутации, использовать напря­жение смещения. Если существенно уменьшить это напряжение, то инверсии населенности дос­тичь не удастся и произойдет поглощение входного сигнала усилителем, моделирующее состоя­ние "выключено". Напротив, если при увеличении напряжения восстанавливается нормальное усиление сигнала, усилитель моделирует состояние "включено". Таким образом, сочетание нор­мального усиления с отсечкой сигнала, то есть моделирование ключевого режима работы устрой­ства, делает возможным использовать ППОУ (как и его электронный аналог) в качестве оптиче­ского, точнее, оптоэлектронного коммутатора.

Параметры такого коммутатора также приведены в табл. 10-3. Он обладает достаточно вы­соким быстродействием (1 не) и может (при интегрировании с пассивными оптическими компо­нентами - разветвителями) использоваться для построения коммутаторов большой емкости, одна­ко высокая стоимость ППОУ (в его макрореализации как отдельного компонента) делает это ре­шение неконкурентным по сравнению, например, с электрооптическими коммутаторами, имею­щими сопоставимые по быстродействию характеристики. Однако использование интегральных технологий в направлении совместной интегральной реализации пассивных (разветвители) и ак­тивных (усилители) компонентов может привести к конкурентным по ценам решениям, как пока­зывает нижеследующий тип коммутатора.