TECHNIKI TRANSMISJI I KOMUTACJI
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 50

TECHNIKI TRANSMISJI I KOMUTACJI PowerPoint PPT Presentation


  • 163 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

TECHNIKI TRANSMISJI I KOMUTACJI. TECHNIKI KOMUTACJI. CZ. 6. Komutacja optyczna. KOMUTACJA OPTOELEKTRONICZNA I OPTYCZNA. Komutacja optyczna oznacza technikę, w której sygnałami przesyłanymi w polu komutacyjnym są fale świetlne.

Download Presentation

TECHNIKI TRANSMISJI I KOMUTACJI

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Techniki transmisji i komutacji

TECHNIKI TRANSMISJI I KOMUTACJI

TECHNIKI KOMUTACJI

CZ. 6

Komutacja optyczna


Techniki transmisji i komutacji

KOMUTACJA OPTOELEKTRONICZNA I OPTYCZNA

Komutacja optyczna oznacza technik, w ktrej sygnaami przesyanymi w polu komutacyjnym s fale wietlne

W procesie komutacji optycznej nastpuje komutacja (przeczenie) fali wietlnej z wejcia na okrelone wyjcie pola komutacyjnego

  • Cechy komutacji optycznej:

  • czas zmiany stanu elementu optycznego - czas przeczania,

  • (teoretyczna granica czasu przeczania elementw optycznych rni si tylko nieznacznie od granicy czasu przeczania elementw elektronicznych)

  • szeroko pasma przesyanego przez element komutacyjny

  • (powyej 100 Gbit/s)


Techniki transmisji i komutacji

  • Pocztkiem techniki wiatowodowej byo opracowanie teorii dielektrycznego falowodu wiatowodu w 1910 r. przez Hondrosa i Debye.

  • Dalszy, dynamiczny rozwj techniki wiatowodowej nastpi po opracowaniu lasera pprzewodnikowego (1960).

  • Pierwszy wiatowd kwarcowy mia tumienie 20 dB/km.

  • Kolejny etap to opracowanie:

  • diody elektroluminescencyjnej (1972)na zakres = 850 m

  • laserw pprzewodnikowych (1980) na pasmo 1,3 m (1978) i 1,5 m

  • wiatowodowych wzmacniaczy optycznych (1989).

3

3


Techniki transmisji i komutacji

Pierwszy komutator optyczny zademonstrowano w 1975 r.

By to sprzgacz kierunkowy wzorowany na podobnych sprzgaczach kierunkowych stosowanych w technice mikrofalowej.

Po wielu latach prac komutacja optyczna znalaza zastosowanie w praktyce.

Znaczcym argumentem byy rosnce wymagania i prby osignicia przepywnoci rzdu terabitw na sekund.

Gwnym celem byo i jest osignicie sieci cakowicie optycznej w najniszej warstwie transportowej

4


Techniki transmisji i komutacji

KOMUTACJA I MULTIPLEKSACJA SYGNAW OPTYCZNYCH

Wzrost zapotrzebowania na przepywno w sieciach telekomunikacyjnych mona rozwiza:

  • 1. Budowa nowych kabli wiatowodowych:

    • w przypadkach tworzenia nowej infrastruktury

    • due koszty, konieczno uzyskania zezwole

  • 2. Zwikszenie przepywnoci istniejcych systemw transmisyjnych z podziaem czasowym TDM

    • istniejce wkna i systemy teletransmisyjne nie zapewni penego wykorzystania moliwoci systemw o przepywnoci 10 Gbit/s (STM64)

  • 3. Modyfikacja multipleksacji z podziaem falowym WDM - zastosowanie multiplekscji z gstym podziaem falowym DWDM (Dense Wavelenght Division Multipexing)

    • transmisja jednym wknem wielu fal o rnych dugociach; powstaj kanay falowe, ktrymi mona niezalenie przesya informacje

5


Techniki transmisji i komutacji

KOMUTACJA I MULTIPLEKSACJA SYGNAW OPTYCZNYCH

  • Technik WDM (DWDM) uznaje si za najlepsz metod zwikszania przepywnoci systemw transmisyjnych

  • zaleta: przezroczysto - niewraliwo na format i przepywno transmitowanych sygnaw

  • wada: wskie pasmo wzmacniaczy EDFA (liczba kanaw przenoszonych przez wzmacniacz jest mniejsza od liczby kanaw wynikajcych z szerokoci okna transmisyjnego

  • Upowszechnianie techniki WDM (DWDM) prowadzi do:

  • unikania konwersji sygnaw optycznych na elektryczne i odwrotnie w sieci

  • potrzeby zarzdzania przepywnoci na poziomie optycznym

6


Techniki transmisji i komutacji

Klasyfikacja optycznych pl komutacyjnych

7


Techniki transmisji i komutacji

  • Podzia komutacji optycznej w zalenoci od postaci komutowanego sygnau:

  • Komutatory optoelektroniczne sygnaem wejciowym jest sygna optyczny, natomiast wyjciowym sygna elektryczny (lub optyczny).

    Do zamiany postaci sygnau wykorzystuje si:

  • fotodiody gdy sygna wejciowy jest optyczny,

  • diodylaserowe dla optycznego sygnau wyjciowego.

O/E

Komutacja

elektroniczna

E/O

8


Techniki transmisji i komutacji

Optyczne elementy komutacyjne

  • Komutatory optyczne nie wymagaj zamiany postaci sygnau.

  • Sygna optyczny z wejcia jest kierowany do danego wyjcia:

  • przez zastosowanie materiaw, ktre pod wpywem zewntrznego sterowania zmieniaj swoje waciwoci i w odpowiednio zaamuj bd odbijaj sygna optyczny

  • na zasadzie zmiany dugoci fali,


Techniki transmisji i komutacji

  • Komutatory optyczne moemy te podzieli ze wzgldu na sposb przesyania promieni wietlnych w komutatorze:

  • kierowana wizka wiata w materiale wiato prowadzone jest w prowadnicy (falowd kana do prowadzenia w przestrzeni fali elektromagnetycznej wzdu okrelonej drogi)

  • w wolnej przestrzeni wiato midzy wejciem a wyjciem jest prowadzone zgodnie prawami dotyczcymi rozchodzenia si wiata w wolnej przestrzeni.

10


Techniki transmisji i komutacji

KOMUTACJA OPTOELEKTRONICZNA I OPTYCZNA

Komutatory falowodowe - wykorzystuj tzw. efekt elektrooptyczny polegajcy na zmianie wspczynnika zaamania wiata pod wpywem pola elektrycznego

Sprzgacz kierunkowy (1975)- dwa blisko siebie pooone falowody; maa odlego midzy falowodami umoliwia wzajemne przenikanie fali z jednego falowodu do drugiego; przyoone pole elektryczne decyduje, w ktrym z dwch stanw znajduje si element

11


Techniki transmisji i komutacji

KOMUTACJA OPTOELEKTRONICZNA I OPTYCZNA

Stany sprzgacza kierunkowego

Rwnolegy (prosty) sygna podawany na wejcia jest przenoszony na wyjcia o tych samych numerach, tzn. wejcie WE1 czone jest z wyjciem WY1 i wejcie WE2 wyjciem WY2

WE1

WY2

WE2

WY3

Stan rwnolegy

Stan krzyowy

WE1

WY1

WE2

WY2

Krzyowy sygna jest przenoszony w sposb krzyowy (jak wynika z nazwy), tzn. z wejcia WE1 kierowany jest do wyjcia WY2, a sygna z wejcia WE2 kierowany jest wyjcia WY1. Jest to stan pocztkowy gdy do elektrod nie zostanie przyoone napicie.

12


Techniki transmisji i komutacji

KOMUTACJA OPTOELEKTRONICZNA I OPTYCZNA

Komutatory interferometryczne - zawieraj dwa poczone ze sob falowodowe rozganiki typu Y

+

-

+

Wchodzce wiato jest rwnomiernie rozszczepiane na dwie gazie przecznika. Gdy do elektrod nie jest przyoone napicie to oba promienie docieraj do punktu doczenia wiatowodu z ta sama faz, cza si i opuszczaj wiatowd.

Gdy doprowadzone zostaje odpowiednie napicie to midzy dwoma rozszczepionymi promieniami pojawia si rnica faz i nastpuje silne tumienie wiata i przecznik przechodzi w stan nie komutowania.

13


Techniki transmisji i komutacji

KOMUTACJA OPTOELEKTRONICZNA I OPTYCZNA

Komutatory interferometryczny Macha-Zehndera - zawieraj dwa poczone ze sob falowodowe rozganiki typu Y

+

-

+

Pasywny sprzgacz kierunkowy

14


Techniki transmisji i komutacji

KOMUTACJA OPTOELEKTRONICZNA I OPTYCZNA

Wizk wiata wprowadzamy do grnego wiatowodu

U = 0

+

-

+

Wprowadzona wizka wiata

Wyprowadzona wizka wiata

Poowa energii przenika

Poowa energii przenika

15


Techniki transmisji i komutacji

KOMUTACJA OPTOELEKTRONICZNA I OPTYCZNA

Wizk wiata wprowadzamy do grnego wiatowodu i przyoone jest napicie

Wyprowadzona wizka wiata

U > 0

+

-

+

Wprowadzona wizka wiata

Poowa energii przenika

Poowa energii przenika

Przesunicie fazy

16


Techniki transmisji i komutacji

Charakterystyka elementw i pl falowodowych

Komutatory optyczne mona czy ze sob aby otrzyma pola komutacyjne wikszych pojemnoci

  • Charakterystyka pl falowodowych

  • straty

  • S = Pwe/Pwy

  • S [dB] = Pwe [dB] Pwy [db]

  • Przyczyny: sprzganiem zewntrznych wiatowodw z falowodami; stratami rozganikw; zagicia falowodw, straty propagacyjne

  • przeniki (przeniki energii midzy sygnaami przechodzcymi przez ten sam sprzgacz kierunkowy)

  • Wspczynnik zanikania X = 10 log (Pwy/Pn)

  • Pn moc sygnau zakcajcego spowodowanego przenikiem

17


Techniki transmisji i komutacji

  • Charakterystyka pl falowodowych

  • liczba doczonych wiatowodw;

  • liczba elementw komutacyjnych;

  • liczba sterownikw;

  • wymagania napiciowe;

  • zoono elementw sterujcych;

  • szybko przeczania;

  • szeroko przenoszonego pasma;

  • stabilno parametrw,

  • niezawodno, atwo testowania i utrzymania,

  • modularno i atwo zwikszania pojemnoci;

  • atwo produkcji wielkoseryjnej;

  • koszt cakowity;

  • wasnoci ruchowe;

18


Techniki transmisji i komutacji

  • Charakterystyka pl falowodowych

  • liczba doczonych wiatowodw;

  • liczba elementw komutacyjnych (podoe z niobanu litu 7,5 cm; 100 sprzgaczy kierunkowych)

  • liczba sterownikw;(tylko elementy aktywne wymagaj sterowania)

  • wymagania napiciowe;

  • zoono elementw sterujcych;

  • wasnoci ruchowe (blokowalne, nieblokowalne, przestrajalne)

  • szybko przeczania;

  • szeroko przenoszonego pasma;

  • stabilno parametrw,

  • niezawodno, atwo testowania i utrzymania,

  • modularno i atwo zwikszania pojemnoci;

  • atwo produkcji wielkoseryjnej;

  • koszt cakowity.

19


Techniki transmisji i komutacji

Optyczne pola komutacyjne z komutatorami falowodowymi

czc ze sob komutatory falowodowe otrzymujemy falowodowe pola komutacyjne wikszych pojemnoci

Pole komutacyjne zbudowane z komutatorw falowodowych skada si z pojedynczych moduw komutacyjnych 2 x 2.

W przypadku pola komutacyjnego o wymiarach N N musimy zastosowaN2 komutatorw 2 x 2, ktrymi mog by sprzgacze kierunkowe.


Techniki transmisji i komutacji

W pocztkowej fazie wszystkie sprzgacze wchodzce w skad pola znajduj si w stanie krzyowym.

W celu zestawienia poczenia miedzy wybranym wejciem i wyjciem, naley zmieni na rwnolegy stan sprzgacza znajdujcego si na przeciciu linii czcych wybrane wejcie z wyjciem. W zalenoci od wybranej pary wejcie wyjcie w drodze poczeniowej moe znajdowa si rna liczba sprzgaczy (od 1 do 2N 1), powoduje to, e wielko strat dla rnych pocze nie jest jednakowa

21


Techniki transmisji i komutacji

X

X

X

X

X

X

X

X

Ktre wejcie komutuje z ktrym wyjciem?

X

X

22


Techniki transmisji i komutacji

Optyczne pola planarne

Gdy liczba sekcji rwna jest cakowitej liczbie wej i wyj to pole jest przestrajalne


Techniki transmisji i komutacji

Rozszerzone pole Benesa

8 x 8

aden element komutacyjny nie komutuje dwch drg

24


Techniki transmisji i komutacji

Pola drzewiaste

8 x 4

Wszystkie elementy aktywne w jednej sekcji wymagaj wsplnego sterownika

S nieblokowalne w wski sensie

Moliwo realizacji pocze rozsiewczych (z jednego wejcia do wszystkich wyj)

25


Techniki transmisji i komutacji

Komutatory ze wzmacniaczami optycznymi

Podstawowym elementem komutatorw ze wzmacniaczami optycznymi jest pprzewodnikowy wzmacniacz laserowy. Jako pprzewodnikowy wzmacniacz optyczny wykorzystuje si diody laserowe, w ktrych wzmocnienie jest sterowane prdem.

Dziki temu moliwe jest bezporednie przeczanie wiata. W przypadku braku prdu wpywajce wiato jest pochaniane w warstwie aktywnej diody.

Optyczny sygna wejciowy jest dzielony w trzydecybelowym rozganiku aktywnym na dwa sygnay podstawowe na wejcia dwch pprzewodnikowych wzmacniaczy laserowych.

W zalenoci od potrzeby jeden wzmacniacz wzmacnia otrzymany sygna, drugi za dziaa jako tumik wstrzymujc dalsza transmisj sygnau.

Pasmo przenoszenia pprzewodnikowych wzmacniaczy laserowych wynosi 1 10 GHz, a pobr mocy jest wyjtkowo duy i mieci si w zakresie 30 150 mW dla wzmacniacza laserowego za dla punku komutacyjnego wynosi 60 300 mW

26


Techniki transmisji i komutacji

Pola optyczne z podziaem dugoci fali

Do wielokocwkowego sprzgacza optycznego docza si wiatowody wejciowe i wyjciowe.

Kady nadajnik generuje sygna o innej, ustalonej dugoci fali.

Kady odbiornik ma moliwo dostrojenia si do kadej z tych dugoci fali

Sygnay wejciowe s przesyane do sprzgacza, skd wszystkie dugoci fali docieraj do wszystkich odbiornikw.

Kady z odbiornikw dostraja si do tej dugoci fali, ktra odpowiada nadajnikowi, z ktrym chce mie poczenie.

Odbiornik

Nadajnik

Sprzgacz

Nadajnik

Odbiornik

27


Techniki transmisji i komutacji

Pola optyczne o strukturze matrycowej

Zmultipleksowane sygnay wejciowe o rnych dugociach fali s doprowadzane do przestrajalnych filtrw, w ktrych s wybierane sygnay o danej dugoci fali.

Sygnay wychodzce z filtrw moduluj wiato o wczeniej przydzielonej dugoci fali. Powoduje to, e sygnay wejciowe o jednych dugociach fali mog zosta przeksztacane na inne dugoci.Element realizuje funkcj konwertera dugoci fali.

28


Techniki transmisji i komutacji

Pole to zawiera m2 komutatorw penicego rol konwertera dugoci fali, z ktrych kady zbudowany jest z filtru przestrajalnego i modulatora.

Sygnay wejciowe po multipleksowaniu posiadaj rne dugoci fali, ktre nastpnie s doprowadzane do przestrajalnych filtrw, gdzie wybierane s sygnay o danej dugoci fali. Niektre z tych dugoci fali w wyniku tej operacji mog zosta przeksztacone w inne dugoci. Wad prostego pola matrycowego w przypadku wikszych pojemnoci jest dua liczba elementw komutacyjnych , rozwizaniem tego problemu jest stosowanie struktur wieloselekcyjnych

29


Techniki transmisji i komutacji

Pola wieloskokowe (ang. multihop) wykorzystuj w swej strukturze elementy o staych dugociach fali.

Poniej przedstawiony zostao pole wieloskokowe o omiu kocwkach, zawierajce w swej budowie ukady interfejsw sieciowych (IS) i wielokocwkowy sprzgacz optyczny.

Do sprzgacza doczone s interfejsy sieciowe IS za pomoc pary czy wejciowych i pary czy wyjciowych, a dodatkowa para suy do przyczenia uytkownikw do interfejsu IS. W pasywnych sprzgaczach przesyane s kanay o szesnastu rnych dugociach fali, kady IS posiada jednak tylko dwa nadajniki i dwa odbiorniki o staych dugociach fali. Wszystkie dugoci fali zwizane z jednym IS s rne, dlatego jeli chcemy przesa informacj midzy dwoma IS to musimy znale dla nich wspln dugo fali

30


Techniki transmisji i komutacji

Omiowzowe pole skokowe

Kady IS ma dwa nadajniki i dwa odbiorniki o staych dugociach fali

31


Techniki transmisji i komutacji

Omiowzowe pole skokowe

IS 2 IS 3

32


Techniki transmisji i komutacji

Komutacja optyczna w wolnej przestrzeni

Komutator zawiera przestrzenny modulator wiat i zestaw soczewek.

Przestrzenny modulator wiata jest zbiorem niezalenych dwustanowych modulatorw tworzcych dwuwymiarow matryc.Modulatory s sterowane sygnaami elektrycznymi.

Kady wiatowd wejciowy jest skojarzony za pomoc ukadu soczewek z jedn kolumn matrycy modulatorw. wiato wysyane z tego wiatowodu owietla ca odpowiadajca mu kolumn matrycy.

Kady wiatowd wyjciowy jest skojarzony z jednym wierszem matrycy modulatorw

33


Techniki transmisji i komutacji

Sterowanie modulatora odbywa si za pomoc elektrycznych sygnaw sterujcych.

wiatowody na wejciu uoone s pionowo i skojarzone za pomoc ukadu soczewek z jedn kolumn matrycy modulatorw.

Wyjciowy wiatowd skojarzony jest za z jednym wierszem matrycy modulatorw.

Specjalny ukad soczewek po stronie wyjciowej powoduje, e sygna optyczny z danego rzdu elementw matrycy dociera do okrelonego wiatowodu wyjciowego.

wiatowd wejciowy owietla ca odpowiadajc mu kolumn matrycy. Pobudzajc dokadnie jeden modulator w kadym rzdzie matrycy, umoliwiamy skierowanie sygnau optycznego z okrelonego wejcia do ustalonego wyjcia. Kady z rzdw matrycy funkcjonalnie odpowiada komutatorowi n 1, gdzie n okrela liczb modulatorw optycznych w jednym rzdzie matrycy.

34


Techniki transmisji i komutacji

Pola z komutacj w wolnej przestrzeni

Przykadem najbardziej rozwinitej techniki komutacji w wolnej przestrzeni jest technika mikroelektromechaniczna MEMS (Micro Electro Mechanical System), spotykana te jako MOEMS(Micro Opto Electro Mechanical System), polegajca na przeczaniu promieni wietlnych za pomoc uchylnych zwierciade o bardzo maej rednicy.

Matryca skadajca si z takich miniaturowych zwierciade osadzonych na elastycznych wizadach pprzewodnikowych (penicych rol sprynek) sterowanych elektrostatycznie, pozwala na rwnoczesne przeczanie wielu kanaw, bez wzgldu na ich przepywnoci bitowe.

35


Techniki transmisji i komutacji

Komutatory typu MEMS mona podzieli na dwie grupy ze wzgldu na sposb realizacji przeczania:

Dwuwymiarowy (2D) wystpuj dwa stany zwierciade: 1 zwierciado odbija sygna i wprowadza go na odpowiednie wyjcie; 0 zwierciado nie odbija sygnau. Mona powiedzie, e jest to stan przeroczysty i nieprzeroczysty. Gdy przeczamy N kanaw wejciowych i N kanaach wyjciowych potrzebne jest na N2 zwierciade.

36


Techniki transmisji i komutacji

37


Techniki transmisji i komutacji

38


Techniki transmisji i komutacji

Trjwymiarowy (3D) wymaga skomplikowanego systemu sterowania, ktry steruje ktami nachylenia poszczeglnych zwierciade. W przypadku przeczania N kanaw wejciowych na N kanaw wyjciowych wymaga on uycia 2N zwierciade. Przykadowym zastosowaniem jest komutator o pojemnoci 1152 1152 z czasem przeczania krtszym od 50 ms.

39


Techniki transmisji i komutacji

Zasada dziaania komutatora typu WaveStar LambdaRouter

Polega na odbijaniu wizki promieni wietlnych za pomoc dwch zespow z ruchomymi miniaturowymi lustrami umieszczonymi w matrycy 16 16 (cznie 256 promieni) lubw matrycy 32 32 (1024 promienie).

Sterowane lustra uchylne s elastyczne wytrawione na powierzchni pprzewodnika (okoo 1 cal2), a paszczyzna ich jest sterowana polem elektrostatycznym. Dziki temu wizki promieni wietlnych mog by dowolnie komutowane, bez ograniczenia przepywnoci przeczanych strumieni binarnych i czasochonnej konwersji elektrycznej

40


Techniki transmisji i komutacji

Przykadowa konfiguracja sieci optycznej

1 1

22

OADM

OADM

Piercie WDM

OXC

OXC

OADM

OADM

Przecznica optyczna

Optyczna krotnica transferowa

44

33

41


Techniki transmisji i komutacji

KOMUTATORY TERMOOPTYCZNE

Komutatory pcherzykowate (bubble)

Sygna wietlny kierowany jest wzdu falowodu. W szczelinie (rowku) gdzie nastpuje skrzyowanie falowodw znajduje si pyn charakteryzujcy si takim samym wspczynnikiem zaamania jak w falowodzie, powoduje to, e sygna wietlny nie jest zaamywany i przechodzi na wprost do dalszej czci falowodu.

Jeli przy pomocy specjalnych dysz pcherzykowatych zaczniemy podgrzewa ppynn ciecz, uzyskamy lokaln zmian mikrostruktury wywoujcej efekt zwierciada optycznego. Wytworzone zostaj pcherzyki pary (bble) powodujce zmian warunkw propagacji fali, prowadzc do cakowitego wewntrznego odbicia i kierujc strumie wietlny do waciwego portu.

42


Techniki transmisji i komutacji

Do budowy przecznikw pcherzykowatych stosuje si bloki pcherzykowe (bubble technology) umoliwiajce komutowanie 32 promieni wietlnych.

Wewntrz ukadu wypenionego specjalnym pynem, znajduje si matryca mikroskopijnych kanaw optycznych prowadzcych promienie wietlne. czc ze sob pojedyncze moduy pcherzykowate moemy zbudowa wiksze zespoy. W ten sposb uzyskujemy skalowane przecznice o wikszej mocy przeczania

43


Techniki transmisji i komutacji

Wady komutatorw pcherzykowatych

Kaskadowe czenie moduw jest ograniczeniem skalowania mocy dla przecznika &8211, w wyniku czego zmniejsza si niezawodno przekazu.

Nadmierne nagrzewanie si caego zespou przeczajcego, posiadajcego wiksze moliwoci przeczania, wpywa niekorzystnie powodujc niewaciw komutacj strumieni optycznych.

Podstawowe parametry komutatora pcherzykowatego 32 32 s nastpujce:

zakres dugoci fali1270 1650 nm

tumienie sygnau= 2,5 7,5 dB

przeniki midzy kanaami< -50 dB

czas przeczania< 10 ms

pobr mocy= 25 W

44


Techniki transmisji i komutacji

KOMUTATORY PPRZEWODNIKOWE

Komutatory ze wstrzykiwaniem nonikw wikszociowych

W technice tej realizuje si komutacj sygnaw optycznych przez zmian wspczynnika zaamania materiau wskutek wstrzykiwania nonikw wikszociowych

45


Techniki transmisji i komutacji

Komutator S3 zbudowany jest z dwch rozganikw typuY zapewniajcych cakowite wewntrzne odbicie oraz rozganika typu X. Kt krzyowania si wiatowodw jest dwukrotnie wikszy w przypadku typu X ni kt midzy falowodami w rozganiku typu Y. Dziki zastosowaniu rozganikw typu Y moliwa jest redukcja przeniku nawet wwczas, gdy falowd jest bardzo wski, std komutator S3 charakteryzuje si bardzo maym przenikiem. Wstrzykiwanie nonikw wikszociowych moe powodowa zmiany wspczynnika zaamania w zaznaczonym zakresie, co sprawia, e dugo elementu komutacyjnego moe by mniejsza ni 0,7 mm, natomiast przenik jest mniejszy ni 20 dB.

W momencie gdy do elektrod znajdujcych si w obszarze odbicia przyoymy napicie pobudzimy proces wstrzykiwania nonikw do falowodu, ktry z kolei wpywa na zmian wspczynnika zaamania materiau. Zmiana wspczynnika zaamania powoduje,e sygna optyczny kierowany jest z WE1 do WE2 przez wsplne rami obu rozganikw typu Y. Jeli nie dostarczymy napicia do elektrod to sygna z WE1 kierowany jest do WY1

46


Techniki transmisji i komutacji

Przykadem praktycznego zastosowania komutatora S3skadajcego si z 16 elementwpenicych funkcj punktw komutacyjnych jest komutator o wymiarach 4 4. Cakowity wymiar takiego komutatora scalonego wynosi 8,1 mm dugo, a szeroko 1,5 mm

47


Techniki transmisji i komutacji

Komutator S3 ze wzmacniaczem fali biecej (carrier injection type optical S3 swith with traveling wave amplifier) wbudowany jest we wsplne ramie rozganikw typu Y.

Przyczynio si to zmniejszenia czasu przeczania i zminimalizowania strat. Gdy komutator i wzmacniacz znajduj si w stanie wczenia to komutowany sygna jest wzmacniany i podawany na wyjcie. W odwrotnym przypadku gdy komutator i wzmacniacz s w stanie wyczenia, wzmacniacz optyczny absorbuje t cze energii sygnau optycznego, ktra wskutek odbicia znajduje si we wsplnym

48

48


Techniki transmisji i komutacji

Komutatory z obszarem zuboonym

Komutator z obszarem zuboonym wykonany zosta w technologii AlGaAs/GaAs opartej na zastosowaniu rozganika typu X wykorzystujcego zjawiska zachodzce w obszarze zuboonym zcza p n. Sygna optyczny kierowany jest do danego wyjcia przy uyciu zjawiska przesuwania krawdzi obszaru zuboonego. Na zmian wspczynnika zaamania wpyw ma szereg zjawisk wystpujcych w obszarze zuboonym w obecnoci napicia przyoonego w kierunku zaporowym. Wymaga to jednak specjalnego uksztatowania rozganika typu X, ktre charakteryzuje si ostr niecigoci impedancji optycznej na zmieniajcej pooenie krawdzi optycznej obszaru zuboonego.

49


Techniki transmisji i komutacji

W celu komutowania sygnau optycznego midzy wejciem i wyjciem konieczna jest zmiana niecigoci impedancji optycznej w miejscu przecicia si falowodw.

W chwili, gdy przyoymy napicie w kierunku zaporowym krawd obszaru zuboaego na zczu p n ulegnie przesuniciu,

Efektywny wspczynnik zaamania w warstwie wiatowodu ulega zmianie wskutek zmiany geometrii obszaru zuboaego. Niecigo impedancji optycznej i zdolno odbijania sygnau optycznego s formatowane i kontrolowane przez zmian wartoci napicia zaporowego.

Sygna optyczny z wejcia WE1 moe zosta przeczony pomidzy wyjciami WY1 i WY2, a stosunek sygnau z WY1 do sygnau odbitego z WY2 jest zaleny od dostarczonego napicia zaporowego.

W komutatorze wykonanym na podou GaAs niecigo impedancji uzyskano dokonujc implantacji jonw krzemu.

Maksymalne napicie zaporowe wynosi 8 V

50


  • Login