3.2.2. Термооптичні перемикачі

На рисунку 3.2.1 наведена одна з конструкцій такого типу перемикачів. Світловод 1 є загальним вхідним каналом. Торець ОВ 1 оброблений під певним кутом до осі розповсюдження світла. ОВ 2 розташоване співосно до волокна 1. Кут “зрізу” торця такий, що випромінювання, заломлене на ньому, розповсюджується далі під кутом до вісі оптичних волокон 1 та 2. При цьому напрямок розповсюдження променя збігається з віссю волокна 3.

О

Рис. 3.2.1

тже, хвиля, яка ввійшла у світловод 1 проходить у волокно 3. Втрати потужності – це лише втрати на френелеве відбивання. Проміжок між світловодами 1 та 3 заповнений рідиною 4. Рівень рідини такий, що вона не доходить до серцевин волокон 1 та 2. Решта простору 5 між світловодами заповнено повітрям під тиском 1.1-1.2 атм. Знизу під волокнами розташований нагрівач 6. При його нагріванні рівень рідини збільшується і вона покриває серцевини волокон 1 та 2. Показник заломлення рідини близький до показника заломлення серцевин ОВ 1. Отже, при нагріванні рідини утворюється оптично однорідна система і хвиля розповюджується вздовж початкового напрямку у волокно 2. Після зниження температури стиснуте повітря витискає рідину із зазору між торцями ОВ 1 та 2 і хвилі знову розповсюджуються в напрямку волокна 3.

Характеристики перемикача: енергія теплових імпульсів, яка необхідна для нагріву рідини ~ 10 мкДж; час нагріву не більше 100 нс.

Інший тип перемикача наведений на рисунку 3.2.2. Світловод із показником заломлення серцевини зроблений під конус та за допомогою клею жорстко зв’язаний зі світловодамита. При цьому в нормальних умовах (температура близько 20^о) дійсні співвідношення:

(3.2.1)

і

Рис. 3.2.2

на границі світловодів 3-2 виконуються умови повного внутрішнього відбивання. Водночас границя між світловодами 3-1 внаслідок однаковості показників заломлення в оптичному сенсі відсутня. Відповідно хвиля зі світловоду 3 поступає у світловід 1. При нагріванні ситуація з показниками заломлення змінюється. Внаслідок нелінійної залежності величин показників заломлення співвідношення набуває вигляду:

. (3.2.2)

Отже, стає прозорою границя між світловодами 3-2, а повне внутрішнє відбивання відбувається на границі 3-1. Так світло зі світловоду 3 поступає в світловод 2.

Японською фірмою NEL випускається серійний термічний комутатор на 8х8 напрямків із такими технічними характеристиками:

робочий діапазон довжин хвиль – 1.53-1.57 мкм;

втрати, що вносяться (для 8 напрямків), – <8 дБ;

швидкодія – <3 мс;

напруга живлення – 5 В;

розміри – 145х100х20 мм.

3.2.3. Електрооптичні перемикачі

Електрооптичні перемикачі - це перемикачі, які разом з акустооптичними перемикачами знайшли найширше розповсюдження в сучасних системах ВОЛЗ, локальних мережах і т.ін.

Як матеріали для отримання електрооптичного ефекту використовують вже відомі нам матеріали ніобату літію, танталу та ін., які, як відомо, під дією електричного поля виявляють анізотропічні властивості. Схема електрооптичного комутатора наведена на рисунку 3.2.3

С

Рис. 3.2.3

вітловоди (а) і (б) на ділянці з електродами виконані з електрооптичного матеріалу. Принципи роботи такого модулятора не відрізняються від принципів подібного модулятора в інтегрально-оптичному виконанні. Більше того, інтегрально-оптичний варіант такого перемикача може бути легко суміщений з ВОЛС. Це є перевагою подібного типу модуляторів (акустооптичних також) перед термічними та електромеханічними.

Електрооптичні перемикачі мають непогану швидкодією – близько одиниць наносекунд. Напруга живлення таких модуляторів невелика і це також можна віднести до переваг електрооптичних перемикачів.

Додамо, що для ВОЛС можуть бути реалізовані всі типи електрооптичних модуляторів (в тому числі й інтерференційні), побудова яких можлива в ІО-варіанті.