Способ переключения оптического излучения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН С 02 Р 1/ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Цель -междуни воэобъемнь сится ого и алак,их, пуйствия. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(54) СПОСОВ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ОПТИЧЕСКОГОИЗЛУЧЕНИЯ(57) Изобретение отно к способампереключения оптическ эмерения,распространяющегося в двух канв частности волоконно-оптическтем акустооптического вэаимоде уменьшение перекрестках помехканалами. На переключаемые пучдействуют двумя акустическими ми волнами с разными частотами Г и Г , направленными под углами, соответствующими углам брэгговского синхрониэма на этих частотах, Причем значения частот выбирают в соответствии с соотношением 1, 1Е,ч / / ч, с 1,8, где ч и ч, - скорости распространения первой и второй объемных акустических волн с частотами 5, и Г соответственно. Угол между пе реключаемыми пучками определяют расчетным путем по значениям частот и параметров акустооптической среды.Изобретение относится к способампереключения оптического излучения,распространяющегося в двух каналах,в частности волоконно-оптических,путем акустооптического взаимодействия света с акустической волной, иможет быть использовано в оптоволоконных коммутационных системах, мультиплексорах, в системах обработкиинформации и т.п.Целью изобретения является уменьшение перекрестных помех между каналами.На чертеже показана схема акустооптического взаимодействия, на которой основан предложенный способ.Способ осуществляют следующим образом.Два пучка 1 и 2 оптического излучения направляют по двум каналам вакустооптическую среду под углом 9друг к другу, В области А, где онипересекаются, на оба пучка воздействуют объемной акустической волной счастотой Г, распространяющейся вакустооптической среде вдоль прямой3. Эта прямая лежит в плоскости 4,1перпендикулярной биссектрисе 00 угла 0 , и образует с направлениямираспространения пучков 1 и 2 углы,соответствующие брэгговскому синхрониэму на частоте Г, . При этом уголмежду прямой 3 и направлением распространения пучка 1 равен 3, = 90где , - угол Брэгга для частоВты Г а угол , между прямой 3 инаправлением распространения пучка 2равен , 90 + уВ результате акустооптическоговзаимодействия оба пучка 1 н 2 претерпевают дифракцию. Дифрагированныепучки излучения распространяются подуглом О друг к другу в направлениях5 и 6, лежащих в плоскости 7, котораяобразует с первоначальной плоскостью8 распространения пучков 1 и 2 уголПри этом дифрагированнвя частьпучка 1 распространяется в направлении 5, а днфрагированная часть пучка2 - в направлении 6. Для взаимногопереключения оптического излученияиэ одного какала в другой на оба пучка 1 и 2 в области их пересечения Авоздействуют другой объемной акустической волной с частотой Г , распространяющейся в акустооптической средевдоль прямой 9, и одновременно прекращают воздействие первой объемнойР акустической волной, Прямая 9 расположена в плоскости 4 и образует снаправлениями распространения пучков1 и 2 углы, соответствующие брэггов-,скому синхрониэму на частоте Г . Приэтом угол ,". между прямой 9 и направлением распространения пучка 1Равен (3 = 90 + где у, - угол10 Брэгга для частоты Г , а угол /3 между прямой 9 и направлением распростфранения пучка 2 равен 90 -, . Частоту Г выбирают в соответствии ссоотношением (1). Для того чтобы при15 воздействии на оба пучка 1 и 2 оптического излучения акустической волнойс частотой Г произошло переключениеканалов, необходимо угол 9 междунаправлениями распространения пучков20 1 и 2 устанавливать в завйсимости отвыбранного соотношения частот Г, иГ в соответствии с условием (2),если используются обыкновенные пучки1, 2, и в соответствии с Условием (3),25 если используются необыкновенные пуч-ки 1 и 2 оптического излучения.данный способ может быть реализован с использованием как изотропной,так и аниэотропной дифракции. ПриЗО использовании иэотропной дифракции1угол 9 между направлениями распространения дифрагированных пучков 5,6оптического излучения равен углу 0между направлениями распространенияпервоначальных пучков 1 и 2, При использовании аниэотропной дифракциипучки 1 и 2 направляют в акустооптическую среду так, чтобы биссектриса00 угла 0 совпадала с оптической40 осью этой среды. При анизотропной днфракции происходит поворот плоскостиполяризации дифрагированного излучео.ния относительнс исходного на 90и пучки 5, 6 будут распространяться145 под углом 0 друг к другу,. величинакоторого соответствует условию (3),если исходные пучки 1 и 2 обыкновенные, и условию (2), если исходныепучки 1 и 2 необыкновенные. Данныйспособ полностью обратим, т.е. пучки5, 6 могут быть входными, а пучки1,2 - выходными,Приведем конкретные примеры реализации предлагаемого способа.П Р и м е Р 1. Длина волны переключаемого оптического излучения Ъъф= 0,488,фО см, В качестве акустооптической среды используют два последовательно расположенных кристаллаВ 1 Сей, которые являются оптическигасафиэотропными. Значение показателяпреломления этого материала для укаэанной длины волны пд = пе = 2,65, Выбирают направления распрострацения и значения частот акустических волнв акустооптических кристаллах: в одном кристалле продольная волна, направление ее распространения 100,скорость ч, = 3,65 10 см/с, частота О1 ГГц; в другом кристалле продольная волна, направление ее распространения 110, скорость ч = 3,4 хх 10 см/с, частота Г = 0,85 ГГц,В соответствии с выражением (1) соотГ,чношение= 1,1. По известным заГ,ч,висимостям рассчитывают для каждойоволны углы Брэгга ; , = 1,44 и )1,3 1 ,и по Формуле (2) вычисляют 20угол 9 = 4,2 1. Направляют в указанные кристаллы два пучка 1 и 2 оптичесокого излучения под углом 94,21друг к другу, Кристаллы ориентируюттак, чтобы направление00одного25кристалла и направление 10другогокристалла были расположены в плоскости 4, перпендикулярной биссектрисеугла 9 , и пересекались с ней, Приэтом направление 100 первого кристалла составляло с направлением расопространеция лучка 1 угол , = 90- 88,56 , а направление 1101второго кристалла составляло с направлением распространения пучка 1 35угол Р 1 = 90 += 91,31, Возбуждают в первом кристалле продольнуюакустическую волну с частотой Г,- 1 ГГц, распространяющуюся в направлении 1001. При этом оба пучка прейтерпевают дифракцгпо, и дифрагированные пучки 5 и б распространяются в1плоскости 7 под углом Р = В = 4,21друг к другу. Угол , между плоскостями 7 и 8 определяется для изотропной дифракции из Формулы 2 агсгВ(-" в ).ч,Г,ч,аВ данном примере угол= 95,4Лля переключения излучения иэ одного канала и другой возбуждают вовтором кристалле продолгцую акустическую волну с частотой Г = 0,85 ГГц,распространяющуюся в направлеции 55110.П р н м е р 2. Ллцна волны пере"ключаемого оптического излучения1, = 1 О ,см. В качестве акчстооп агссовЯ( )з (" )2 Еа Г( ч,)2+()гчд ч тической среды испогц зуют два кристалла Тс 0 которые являются оцтически ациэотропцыггц. Значения гланцьпоказателей преломления этого материала для укаэанной длины полны и,2,2, п 2;35, Выбирают направления распространения, поляризациюи значения частоты акустических волн:в обпих кристаллах поперечные волныс напавлением распространения вдоль1101 и направлением колебания смещения 1101, Скорость их распространения в этом направлении ч, = ч0,6"10 см/с, Частота акустическойволны, возбуждаемой в одном кристалле, Г, = 100 ГГц, частота акустической волны, возбуждаемой в другомкристалле, Г = 66,7 Г 1 Гц. В соответствии с выражением (1) соотнощение1,5. Рассчитывают углы Брэгга;Г,ч,- 2,05, ,= 1,28,и по формуле(2) вычисляют угол 9 =- 5 . Лва пучка1,2 поляризованного оптического излучения направляют . указанные крисоталды под углом 6 = 5 друг к другутак, чтобы плосость их поляризациибыла ортогоцальца биссектрц.е угла О,а последняя овпадала с оптическойосью кристаллов. Кристаллы орцентируют так, чтобы напр; ялецие 1101 каждого из них было расположено в плоскости, перпендикулярной биссектрисеугла о и пересекалось с цей. Приэтом направление 1101 одного кристалла должно составлять с направлением распространения пучка 1 угол(, = 90 - , = 87,95 , а направление 110другого кристалла должносоставлять с направлением распростра 1 опения пучка 1 угол , = 90 + 1 г91,28. Возбуждают в первом кристалле поперечную акустическую волну счастотой Г = 100 Г 1 Гц, распространяющуюся в направлении 10, Лифрагированные пучки 5 и 6 распространяют Юся в плоскости 7 под углом 9 = 5,35друг к другу. При этом ориентацияплоскости поляризации оптического изолучения в них повернута ца 90 относительно плоскости поляризации излучения в пучках 1 и 2, Уголмеждуплоскостями 7 и 8 определяется дляаниэотропной дифракции из дюрмулы1340396 х ( - +-) п, п пе Ро ориентация плоскости поляризации оптического излучения в них повернутаона 90 относительно плоскости поляризации излучения в пучках 1 и 2. Угол ф 4 между плоскостями 7 и 8 определяется по Формуле (4) и равен в данном примере ы 122,2Для переключения излучения иэ од ного канала в другой возбуждают во втором кристалле поперечную акустическую волну с частотой Г111 ИГц, распространяющуюся в направлении(4) изобретения Способ переключения оптического излучения, включающий направление пучков эТого излучения в акустооптическую среду по двум каналам под углом 9 друг к другу, отклонение их путем воздействия на оба пучка в области их пересечения первой акустической волной с частотой Г распространяющейся в плоскости, перпендикулярной биссектрисе угла д , под углами к направлению распространения каждого пучка, соответствующими брэгговскому синхронизму на частоте Е первой акустической волны, и переключение оптического излучения изодного канала в другой путем воздействия на оба пучка в области их пересечения второй объемной акустической волной, распространяющейся в тойже плоскости, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью уменьшения перекрестных помех между каналами, частоту Е 2 второй объемной акустическойволны устанавливают отличной от частоты Г, и направляют ее под углами,соответствующими брзгговскому синхронизу на частоте Г к направлению распространения каждого пучка оптического излучения, при этом значения частот объемных акустических волн выбйрают в соответствии с соотношением- -ч, 1 8 (1)ф Г ч В )2а угол 6 между направлениями распрс странения первоначальных пучков оптического излучения устанавливают иэ условий(2) пучков н я обыкновенн В данном примере угол ес112,3Для переключения излучения из однога канала в другой возбуждают во втором 5 кристалле поперечную акустическую вол ну счастотой 12= 66,7 МГц, распространяющуюся в направлении 1101.П р и м е р 3, Длина волны пере- О ключаемого оптического излучения-400,63 10 см. В качестве акустооптической среды используют два после л 1 довательно расположенных кристалла РЬМ,Ое, .котоРые имеют стРУктуРУ,ана Ц формула логичную структуре Те 02, Значения главных показателей преломления для укаэанной длины волны и 2,39, п 2,26,Выбирают направления распространения, поляризацию и значения частоты акустических волн: в обоих кристаллах поперечные волны 1001 с направлением колебания смещения 0 101. Скорость их распространения в этом 25 направлении ч = ч = 2,2 ф 10 смlс.5 Частота Г, = 200 МГц, частота Г 111 МГц, В соответствии с выражеГ ч нием (1) соотношение х 1,8. РасГ 2 Ч, ЗО считывают для каждой акустичесКой волны угол Брэгга: , = 0,71; 2 0,42 н по формуле (2) вычисляюто угол 9 = 1,6 . Два пучка 1 и 2 поляризованного оптического излучения направляют в указанные кристаллы под углом В = 1,6 друг к другу так, . чтобы плоскость их поляризации была ортогональна биссектрисе угла 0 , а последняя совпадала с оптической осью 40 кристаллов. Кристаллы ориентируют так, чтобы направление 1001 каждого иэ них была расположено в плоскости, перпендикулярной биссектрисе угла 6 и пересекалось с ней. Прн этом направление 1001 одного кристалла долж" но составлять с направлением распростй ранения пучка 1 угол , = 90 + += 90 - , = 89,29 , а направление 1001 другого кристалла должно составлять с направлением раСпространения пучка 1 угол /3 = 90 +90,41 . Возбуждают в первом кристал ле поперечную акустическую волну с частотой Г, = 200 МГц, распространяю щуюся в направлении 1001 .Лифрагированные пучки 5 и 6 рас- з 1 п 9 = пространяются в плоскости 7 под углом6 1,52 друг к другу. Лрн этом дл1340396 В 1 3 а вол чения значениятелей претооптичес ель Л.А. Ходанич оста ехре нтов Корректор едактор И,Ив ПодписнСР Заказ 49 НИИЛИ по 13035/5 1 роемтняя, 4 Про ственно необыкновенных пучков,ч ч - скорости распространения первой и второй объемных акустических волн с частотами 1 исоответственно,Тираа 463осударственного комлам изобретений иНосква, 3-35, Раув играАическое предприятие, г,у ы оптическогов вакуумелавных показаомления якусой среды.