2.2.Выводы.

Волноводные спектральные мультиплексоры/демультиплексоры являются ключом к решению проблемы использова­ния всей чрезвычайно широкой полосы пропускания волоконных световодов. Наибольшее развитие получили ВСМ/Д, выполненные на основе SiО₂/Si и на InP. Первые обладают меньшими потерями на кристалл, в то время как полупроводни­ковые пассивные оптические интеграль­ные схемы могут быть непосредственно интегрированы с источниками излучения, усилителями, фотодетекторами и др. При этом на одной подложке могут быть объединены оптические и электронные компоненты. Изготовление оптических волноводных спектральных мультиплек­соров выполняется методами стандартной (вы­сококачественной) литографии. Соедине­ние оптических планарных интегральных цепей с волоконными световодами доста­точно разработаны и не вносят существен­ных потерь. Размеры приборов (без кор­пусов) не превышают 1 - 2 см. Такие характеристики предвещают быстрое раз­витие производства дешевых, коммерче­ски приемлемых приборов нового поколе­ния не только для дальней связи, но и для местной широкополосной связи типа дом - дом.

3.Применение оптических циркуляторов в волоконно-оптических системах передачи

Эволюция развития волоконно-оптических сис­тем передачи (ВОСП) от простых линий передачи к более совершенным системам с оптической обработкой сигнала стимулирует создание новых оптических устройств, обладаю­щих невзаимными свойствами, - оптических изоляторов (ОИ) и

оптических циркуляторов (ОЦ). В свою очередь применение таких устройств в аппаратуре ВОСП позволяет расширить функциональные возможности и улучшить характеристики ВОСП.

Оптический циркулятор представляет собой пассивное трех- или четырехпортовое оптическое устройство, которое благодаря своим невзаимным свойствам может распределять поступающее оптическое излучение в различные порты в зависимости от направления распространения излучения. Невзаимность свойств ОЦ (так же, как и ОИ) обусловлена эффектом невзаимного поворота плоскости поляризации (Эф­фект Фарадея) в магнитоупорядоченных кристаллах, в частно­сти, в кристаллах ферритов-гранатов.

Рис.3.1

Схема работы простого трехпортового ОЦ (Y-типа) по­казана на рис.3.1.а. Оптическое излучение, которое поступает через порт 1, выходит через порт 2. Однако излучение, поступающее в обратном направлении через порт 2, направ­ляется в порт 3, а не в порт 1. Поэтому при использовании двух соседних портов ОЦ функционирует как обычный ОИ, а при использовании всех трех портов может осуществляться двуна­правленная передача по одному волокну.

В общем случае ОЦ (Х-типа) имеет четыре порта (рис.3.1.б). Аналогично предыдущему оптический пучок, входящий через порт 3, выходит через порт 4, а входящий через порт 4, выходит через порт 1. Для большинства применений ОЦ достаточно использование первых трех портов.

3.1.Структура и принцип работы оптического циркулятора.

В настоящее время известно несколько схем построения ОЦ. ГП "Дальняя связь" разработана и выпускается модифи­цированная схема ОЦ со специальной призмой, имеющей щель.

Рис.3.2

Структура устройства и положение поляризационных компонентов показаны на рис. 3.2, где 1, 2, 3 - волоконные коллиматоры; 4 - специальная поворотная призма со щелью; 5, 7, 8, 9 - двулучепреломляющие элементы из кристалла рутила; 6 - 45-градусный фарадеевский вращатель из кристалла иттрий-железного граната. Принцип работы ОЦ заключается в следующем.

Прямой канал 1-2 фактически является одноступенчатым изолятором, работающим в прямом направлении. Поступаю­щее в ОЦ через порт 1 оптическое излучение с произвольной поляризацией коллимируется линзой 1 и попадает на первый двулучепреломляющий элемент 5 из кристалла рутила. При прохождении через этот элемент входной пучок разделяется на два луча с ортогональной поляризацией - обыкновенный (о-луч) и необыкновенный (е-луч), при этом е-луч отклонятся от первоначального направления и на выходе элемента оказывается смещенным относительно о-луча (позиция "С" на рис. 3.2.б). Далее эти лучи проходят через фарадеевский вращатель поляризации 6, выполненный на основе кристалла иттрий-железного граната. Здесь плоскости поляризации обо­их лучей поворачиваются на 45° (позиция "В" на рис.3.2). Затем лучи проходят через второй 7 и третий 8 двулучепрело­мляющие элементы, где также происходит отклонение лучей.

Поскольку длина и ориентация второго и третьего рутиловых элементов относительно первого выбраны соответствую­щим образом, два ортогональных поляризованных луча объединяются в один луч (позиция "А" рис.3.2.б), который выходит из ОЦ через порт 2. Таким образом, оптический сигнал с произвольной поляризацией передается из порта 1 в порт 2 с малыми потерями. И поскольку входной сигнал поступает из порта 1 через щель в призме, то порт 3 оказывается полностью "развязанным" от порта 1.

При работе в обратном направлении, когда входной сигнал поступает в порт 2, он проходит те же функциональные элементы, но в обратном направлении. Однако в результате невзаимного поворота плоскости поляризации в фарадеевском вращателе 6 два луча, распространяющиеся в обратном направлении, будут поляризованы ортогонально по сравнению с прямым направлением (позиция "С" рис.3.2.б). Поэтому после прохождения через первый рутиловый элемент 5 эти лучи не сходятся в один, а расходятся на удвоенное расстояние (позиция "D" рис.3.2.б) и не попадают в порт 1 через щель в призме. Следовательно, в этом случае имеет место изоляция порта 1 от порта 2, как в обычном оптическом изоляторе. Пучки, симметрично смещенные относительно щели, откло­няются призмой под углом 90° и направляются в отраженный канал (порт 3), где установлен двулучепреломляющий рутило­вый элемент 9. Длина и ориентация этого элемента выбраны таким образом, чтобы поступающие лучи объединились в один луч, выходящий через порт 3. Таким образом, оптический сигнал передается из порта 2 в порт 3 при изоляции порта 1.