Сети и системы связи

Предложено 2 типа микромех. способом обработанных перем. оптических аттенюаторов. Аттенюаторы имеют микрозеркала со сверхгладкой поверхностью. Проведено сравнение разработанной конструкции с ранее предлагавшимися. Конусообразные оптические волокна юстируется в перпендикулярном направлении относительно аттенюатора с помощью отражения от микрозеркала. Регулировка затухания осуществляется путем перемещения микрозеркала в параллельном или вертикальном направлении относительно зеркальной поверхности. Показано, что сверхгладкая поверхность микрозеркала обеспечивает очень хорошие оптические характеристики аттенюатора. Данное устройство обладает такими преимуществами, как зависимость потерь от состояния поляризации и от длины волны.

Продемонстрирован подстраиваемый оптический микроволновый фильтр, использующий простой и подстраиваемый многоволновый волоконный лазер с полупроводниковым оптическим усилителем, включающий петлю Саньяка с высоким двулучепреломлением. Разнесение длин волн лазера м. б. легко изменено с помощью оптических переключателей, которые в свою очередь допускают цифровую подстройку свободного спектрального диапазоне оптического микроволнового фильтра.

Совершенствуется устройство фиксации оптических волокон. Устройство предполагается эксплуатировать на различных объектах и машинах, например, в автомобилях. Целью разработки является задача обеспечить устойчивую работу фиксатора в широком интервале температур от -20°C–40°C до +60°C-+120°C. Определенной проблемой является то, что в одном узле фиксируется и оголенная сердцевина волокна, и заключенное в оболочку ее продолжение. Существенная разница в диаметрах сердцевины волокна и его оболочки приводит к тому, что при обычной фиксации волокон при перепадах температуры возникают изгибы и мех. напряжения, ухудшающие распространение излучения по волокнам. Предлагаемая конструкция устройства включает подложку с V-канавкой для сердцевины волокна и выемкой для волокна в оболочке. Обсуждаются соотношения между параметрами канавки и выемки, целесообразные клеи, резины и др. материалы для наполнения канавки и выемки. Представлены результаты серий экспериментов для проверки правильности предложений и выработке оптим. рекомендаций.

Предложено и исследуется теоретически и экспериментально компактное объемное устройства для связи 4 оптических каналов. В основе используется куб, составленный из 4-х плотно прилегающих призм, так что в сечении имеется перекрестный контакт призм внутри в форме Х. При направлении луча со стороны любой грани куба он частично отражается от всех соприкасающихся призм и распределяется по всем граням. Куб может использоваться в системах мультиплексирования с вводом/выводом, в качестве компонента мультиплексирования каналов по длинам волн и др. Оцениваются характеристики устройства (допустимость смещений лучей). Для аксиальных смещений источника излучения при перемещениях на расстояния ЭКВИВ120 мм заметных изменений откликов не обнаруживалось; поперечные пространственные отклонения допускались в пределах ±1 мм; угловые смещения допускались в пределах ±15 угловых минут. Размеры устройства составляли 70*70*30 мм{3}.

Представлены результаты теор. анализа и эксперим. реализации полностью оптического полосового СВЧ фильтра. Полосовая фильтрация осуществлена с помощью эл.-оптического модулятора фазы, объединенного с дисперсионным устройством для устранения резонанса боковой полосы типичного узкополосного фильтра. Эксперим. исследования показали улучшенное отношение главного лепестка к боковому и уменьшенную ширину полосы главного лепестка по сравнению со станд. СВЧ фильтрами. Рассмотрены такие характеристики фильтра как реконфигурируемость, подстраиваемость и динамический диапазон.

Представлена конструкция и технология изготовления нового оптического коммутатора на полом волноводе, использующего многомодовый ответвитель с перем. воздушной сердцевиной. Были проведены численное моделирование и измерения предложенного оптического коммутатора с целью исследования его характеристик. Функция коммутации м. б. получена путем мех. перемещения воздушной сердцевины полого волновода с многомодовой интерференцией, она основана на изменении модового поля, вызванном мех. перемещении. Результаты моделирования показали возможность создания компактного оптического коммутатора.

Представлена методология проектирования всечастотных фильтров для компенсации дисперсии 3-го порядка. Разработана теория, которая позволяет проектировать структуру резонатора, в которой учтена отражательная способность зеркал и расстояние между резонаторами. Приведены характеристики фильтра, центр. длина волны которого может колебаться вблизи 8 нм и который позволяет компенсировать дисперсию 3-го порядка между 2,0 и 15,5 пс{2} в пределах ширины полосы от 3,6 до 1,2 нм. Эксперим. измерение кривой дисперсии фильтра хорошо согласуется с теорией.

Описан 8*8-портовый волоконно-оптический коммутатор, основанный на управляемой магн. полем микроэл.-мех. системе. Измерения потерь, вносимых коммутатором от волокна к волокну, для 6-ти 8*8 коммутирующих узлов показали вносимые потери в среднем и наихудшем случае ЭКВИВ1,3 и 2 дБ, соответственно. Такие низкие потери достигаются благодаря одинаковой конструкции микроэл.-мех. систем. Подробно рассмотрена технология изготовления таких систем. Измерения показали, что скоростная коммутация м. б. достигнута при управлении зеркалами с помощью магн. импульсов.

Предложен волоконно-оптический спектральный фильтр, предназначенный, гл. обр., для оптических усилителей. Фильтр должен вносить некоторое затухание света на определенных длинах волн и этим выравнять спектральные характеристики усилителя. Часто для таких фильтров используют волокна с парой параллельно расположенных сердцевин, одна из которых является вспомогательной и поглощает излучение. На заданной длине волны сердцевины имеют туннельную связь. Распространяющееся по основной сердцевине излучение частично перекачивается во вспомогательную сердцевину и ослабляется на длинах волн, отвечающих туннельной связи. Отмечаются недостатки таких фильтров: сложно точно обеспечить взаимное расположение сердцевин, характеристики фильтров зависят от поляризации излучения и пр. Предлагается использовать волокна, сердцевины которых располагаются концентрически относительно друг друга: имеется центр. сердцевина, ее окружает оболочка, оболочку окружает 2-я волноводная жила, далее располагаются остальные необходимые оболочки. Обсуждаются расчетные и эксперим. данные по спектральным характеристикам предложенных волоконно-оптических фильтров. 15 ил.

Рассматривается конструкция регулируемого микромех. оптического аттенюатора, в котором используется миниатюризованный исполнительный механизм. Механизм подобного рода способен обеспечивать сверхмалые перемещения элемента, блокирующего свет, с помощью микромех. регулировки глубины проникновения такого элемента в сфокусированный пучок света и, следовательно, к управлению степенью ослабления пучка света. Предлагаемая конструкция позволила как уменьшить размеры аттенюатора, так и потребляемую им эл. мощность. 6 ил.

Рассматривается проблема конструирования перестраиваемых оптических фильтров для диапазона 1.55 мкм, предназначенных для использования в составе систем оптической связи с уплотнением каналов. При разработке методов конструирования фильтров были использованы результаты исследований механизма изменения окраски крылышек бабочек и оперения тропических птиц, возникающих с целью маскировки. Было установлено, что этот механизм основан на использовании перестраиваемых биологических интерференционных фильтров. Описаны модели таких фильтров, содержащие пленки InP, разделенные воздушными промежутками. Показано, что при изменении ширины воздушного промежутка с использованием сил эл.-статического притяжения можно перестроить центр. волны диапазона отражения излучения на 142 нм.

Спроектированы и экспериментально исследованы период. передающие фильтры с бесконечной импульсной характеристикой, основанные на волоконных решетках Брэгга с линейной ЧМ, выполненных методом наложения, за которыми последовательно включены период. фильтры с конечной импульсной характеристикой, основанных на полностью волоконных фильтрах Маха-Цендера. Результаты эксперим. исследования показали, что фильтры имеют плоскую амплитудно-частотную характеристику и близкую к постоянной групповую задержку внутри полосы. Разработанные фильтры м. б. использованы в системах с плотным спектральным мультиплексированием в качестве перемежителей.

Представлен новый волоконно-оптический микроволновый фильтр, основанный на преобразовании длины волны, использующем перекрестную модуляцию усиления спектра усиленной спонтанной эмиссии полупроводникового оптического усилителя. Путем введения секции из оптического волокна с высокой дисперсией для улучшения временной задержки, селективной по длине волны, а фильтре может осуществляться широкополосная подстройка. Эксперим. результаты показали, что с помощью фильтра м. б. реализовано отрицат. подключение к линии с низкой стоимостью при широком диапазоне подстройки.

Предложена структура крупномасштабного полностью волоконного звездообразного разветвителя. Такой разветвитель способен поддерживать не только большое число портов сверхбольшой двунаправленной волоконно-оптической сети связи со спектральным уплотнением каналов, но и позволяет построить звездообразную сеть с более высокой гибкостью к перестройке. Пропускная способность такой сети также м. б. повышена. Конструкция разветвителя м. б. адаптирована для использования в однонаправленных сетях со спектральным уплотнением, которые применяются в наст. время.

В оптических ИС требуются структуры связи, характеристики которых не зависят от состояния поляризации, при низких вносимых потерях между их портами доступа. Разветвители, основанные на многомодовой интерференции обладают этими свойствами. Вдобавок они просты в изготовлении, их характеристики устойчивы к отклонениям в процессе изготовления при пост. коэф. деления. Симметричное возбуждение множества портов играет важную роль, позволяя широко использовать эти структуры. Исследованы характеристики отражения назад у этих устройств.

Предложена усовершенствованная конструкция перем. оптического аттенюатора, использующая эллиптическое зеркало с микромех. управлением. Такая конструкция предлагает преимущества как перем. оптических аттенюаторов типа оптический затвор так и оптических аттенюаторов отражательного типа с плоским зеркалом, устраняя их недостатки. В этой конструкции входное и выходное волокна размещаются в 2-х фокальных центрах отражающего эллиптического зеркала. Т. к. эллипс может фокусировать оптическое излучение из одного центра в другой, аттенюатор имеет низкие вносимые потери при использовании одномодовых волокон, сколотых поперек. Приведены характеристики аттенюатора и рассмотрен принцип его работы.