Акустооптическое двухкоординатное коммутационное устройство

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А2 (51) 5 Л 02 Г 1/33

> ..с;

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (46) 23.12.92 Бюл. 17 47 (61) 1441950 (21) 4348928/25 (22) 25.12.87 (7 2) Ю,Г.Васильев, К.b.Îëüнев, Д.В.Шелопут и А.Н.Гришмановский (56) Авторское свидетельство СССР

11> 1441950, кл, G 02 F 1/33, 1986, (54) АКУСТООПТИЧВСКОЕ ДВУХКООРДИНАТH0F, КОММУТАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение от»осится к технике оптической обработки информации, а именно к акустооптическим устройствам коммутации о»тических каналов, Цель — снижение вносимых оптических . потерь и уменьшение перекрестных помех. В акустооптическо» двухкоординатпом коммутационном устройстве используется в качестве основного элемента двухкоорди»атный акустооптический модулятор (АОМ) света, возбудители акустических волн которого подключены соответственно к двум

ВЧ-генераторам блока управления.

Коммутируе»ые оптические каналы у, > ., с и d, у,, 6,, d, расположе»н соответственно по одну и по другу»> стороны от центра области пересе»с»ия акустических пучков таким образом, чтобы при отключении БЧ-генераторов от AON, каналы с(, о< подключались соответствейно к канала» р з, Q и У. Коллиматоры в устройстве вы»олпе»ы в виде двух стержHpBbIx градиентных линз, торцы к.>торых состыкованы соответственно с оптическими к»Нала»и g y, > >> д, И p g °

Кроме того, для уменьшения перекрестных помех в АОМ между каждым из возбудителей акустических волн и звукопроводом введен магнитоупругий монокристаллический слой диэлектрика, Устройство млжет быть использоВа»о в много..>> »кциональных вОлОкОннооптических системах передачи информации. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

l 563444

И зо бре те пне относ итс я к технике распределения информации акустооптическнми методами.

Изобретение наиболее эффективно

5 может быть использовано в световодных системах передачи информации (ССПИ) для коммутации оптических каналов.

Пелью изобретения является снижение оптических потерь.

На фиг. i представлена схема устройства; на фиг. 2 — геометрия размещения оптических каналов d, т, ОФ с,, на торце первого "Градана"; па фпг. 3 — геометрия pàçìåùånèÿ оптических каналов 8, ., с, .Р на торце оТороп "Градана"1 FIR

АОМ 3, состоящий нз звукопровода 4, с нанесенными на его торцах первым 5 и вторым 6 возбудителями акустических волн, блока 7 управления, включающего в себя два ВЧ-генератора, подключенных сооттзетственно к возбудителям 5 и 6, вторую стержневую градиентную линзу 8, к торцу которой пристыкованы QIIтические капалы (я, 1) блока оптических каналов 9 фиг. 3).

Оптические каналы блока 1 (o(, g, d ) (фиг, 2) состьтковаттьт с торцом 0 первой стержневой градиентной линзы 2.

Оптические каналы блока 9 (p,,, с ) (фиг. 3) состыкованы с горцом второй градиентной стержневой лин- 45 зы 8.

При такой геометрии размещения оптические каналы 1 и 9 являются оптически связанными через первую 2, вторую 8 стержневые градиентные линзы и звукопровод 4 двухкоординатного

А0М 3.

Двухкоординатныи AOM 3 по п, Я формулы изобретения (фиг. 4) дополнительно содержит магнитоупругие мо" нокристаллические слои диэлектриков

10, 11 с магнитоупругим резонансом, расположенные между возбудителями 5, 6 и звукопроводом 4. На слоях диэлектрттков 0 и, 11 расположены уттраплятччтте элементы 17 и 13 которые совместно с магнитами (N . ) формнрутттт магнитное управляющее поле и соединены с блоком 7 управления, Двухкоордиттатный ".êóñòîînòè÷åñêHA

А0М 3 може" состоять иэ звукопровода 4, вьтттолне нного, нап риме р, из т:гттсталлапарателлчрита, 1(РС-5, либо из стекла типа ИКС-?3.

В качестве возбудителей 5 и 6 аКустических волн могут быть использованы, например, пластины ниобата лития LiNhO (Y +, 136 ) — среда, состыкованные со звукопроводом методом холодной сварки или термокомпрессии. Для зозбуждеттия акустических волн в звукопроводе 4 могут быть использованьт в блоке 7 управления два идентичных ВЧ-генератора, работающих, например, на частоте fo = 100 МГц с выходной мощностью в несколько сот мВт. ВЧ-генераторы подключаются соответственно к возбудителям 5 и 6.

В качестве магнитоупругого слоя используется, например, пластинка феррита-граната иприя (У Ге О ) пряХ И моугольной формы ориентированная. перпендикулярно кристаллографической плоскости (110) а кристаллографическое направление (110) совпадает с направлением распространения акустической волны. Управляющие элементы для создания и управления магнитным полем в слоях выполнены, например, в виде постоянных магнитов, размещенных вокруг звукопровода и одиночных витков провода, размещенных вокруг пьезопреобразователей. Другим примером исполнения элементов для создания и управления магнитным полем в слоях может быть электрический конт тр с постоянной составляющей управляющего тока, создающей постоянное смещающее магнитное поле, соответствующее области магнитоупругого резонанса.

Акустооптическое двухкоординатное коммутационное устройство работает следующим образом.

При выключенных ВЧ-генераторах блока 7 управления световые волны, излучаемые оптическими каналами 4, b, У,, вводятся в первую 2 стержневую градиентную линзу, кото" рой коллимируется, засвечивают звукопровод 4 двухкоординатного ЛОМ 3 под углами Брэгга и фокусируются

1563444

<) 10

30 канали д, 6, у, Световые пучки, излучаемые оптическими каналами р, ", г -., д коллимиру«отся нторой 8 стержневой градиентной линзой, злснечинлют под углами

Брэгга акустическу«о волну, диффрагируя на которой откло««ян)тся под углами Брэггл и засвечивают г«ервук 2 стержневую градиентную линзу, которая фиксирует снетовь«е пучки каналов у> 6 и <>" соответственно в оптические каналы d <<, 6<, у,, Ы > что приводит к реализлпии следующих соединений f< @ 6< g 7 > p <)(»При включении в блоке 7 управления второго ВЧ-генератора и выключении первого в знукоироводе 4 возбуждается акустическая волна, рлспрост" раняющаяся вдоль ««ертиклльной координа fh«у (фиг. 1), при этом световые пучки, излучлемме оптическими каналами ог, «"< > 6,, d, ° коллимируются первой 2 градиентной стержневой линзой, дг«<1«рлгз«руют ««л лкустической волне «3 звукопроиоде 4 и, отклоняясь под угллмп 1грэ« гл, фокусируются

55 нт<)рой 8 стгрж««< «<о««грлдиентной линЗОЙ I«СО<)Т«<Е Т< ТI«V«<«««I«I< О««Т«Г<«ЕСК ИЕ КЛ

««лли p I > < > <«, СE«< To«<«le пучки QT

ОП ТИЧ ЕCК ИХ К 1«IЛЛОП P> > Q «< К OJIJIJI мируются второй 8 стержневой градиентной линзой, вводятся н знукопровод 4 «« фокуснру«отся стержневой градиентной линзой 2 в соответствующие

1 оптические клнллы с(, -), г», d I, О< то есть осущестнляетсл по««лрное пе- pex Ji«<)v e E»Ie оптических к л на лов с(«<) В, > b = 6 > >« =b где знлкн оэнача«от пере«<гпо «е««ие н противоположных направлениях.

Включением в блоке 7 улрлвления первого ВЧ-генерл тора, iiog« излучлемые оптическими каналами Q, у,, Ь, > )«, коллимируется стержневои грлдиентнои

-линзой 2, злснечивлют под углами Брэгга акустическун) волну и звукопроводе 4, дифрлгируют нл ней и отклоняяь элсвечи«)л«от пол углами Брэгга вторую 8 стержневую грлдиентную линзу, которая осуществляет фокусиронку сг)етг«coo T««pTcTBp«IHQ в оптические второй 8 стержнегой г.рлдиентной лиизой соответственно в клнллы у, р, / >

Г. Световые пучки, излучлемые оптическими клналлми р 8, 6 > <)E коллимируются второй 8 грлдиентной линзой и, дифрагируя на лкустической волне, засвечивают под угллмн Брэгга перву«о 2 стержневую градиент>«ую линзу, которая фокусирует их соответственно н оптические каналы г ..<. Следонлтельно об)еспечинлется пе- . рекгпоч ен ие

Таким образом нклю<гением. и выключением ВЧ вЂ” генераторов в блоке управления осуществляется переключение четырех оптических каналов d, у, > <>< д, в четыре канала f3> g>c > d< н прямом и обратном направлениях.

Работа устройства по п . 2 при переклочении оптических каналов аналогична работе устройства по и, I но отличается только управлением лкуст««ческих каналов, которое осуществляется следующим обрлзом, С непрерывно работающих ВЧ-генераторов, входящих н блок 7 управления, сигнллы поступают на возбудители 5 и б, от которых объемные акустические волны распространяются поперек слоев из магнитоупругих монокристаллических диэлектриков 10 и 11, находящихся в акустическом контакте с электропроводо«ч 4. В открытом состоянии (внутреннее магнитное поле больше или меньше величины, соответствующей магнитоупругому резонансу) акустические волны проходят слой практически беэ затухания.в эвукопронод 3, где осуществляется взаимодействие акустических волн со световым пучком, В закрытом состоянии (ннутреннее магнитное поле равно величине, соот-. ветствующей магнитоупругому резонансу), акустическое волны поглощаются в слое и отклонения света не происходит, Управление магнитным полем осуществляется блоком 7 управления, изменяющим величину тока н нитках 12 и

13 ° Постоянные илгниты 11Г< служлт для создания постоянного смещающего поля, соотиетст««у«о«цегo обллсти магнитоуп ругого ре з ) н:«нс а .

1563444

Таким образом, осуществляется включение и отключение акустических каналов двухкоординатного АОМ 3 при непрерывно работающих управляющих

ВЧ-генераторах.

При одновременно включенных ВЧ"

r енераторах алгоритм переключения оптических каналов в устройстве такой же, как и в основном изобрете- 10 пии. При включении двух ВЧ генераторов блока 7 управления в эвукопроводе 4 возбуждаются первым 5 н вторым

6 возбудителямидве взаимноортогональные акустические волны,,распространяющиеся соответственно вдоль горизонтальной и вертикальной координат.

Световые пучки, излучаемые оптически" ки каналами o(, у,, 6,, д, коллнмируются первой 2 градиентной стержневой линзой, дифрагируют на акустических волнах и, отклоняясь под углами Брэгга, фокусируются второй 8 стержневой градиентной линзой соответственно в аналы 6, с/, р и у. Световые пучки, излучаемые каналами р, у, Ь,cP коллимируются второй 8 градиентной линзой и, дифрагируя на акустических волнах в эвукопроводе 4, засвечивают под углами Брэгга, первую 2 градиЕнтную линзу, которая фокусирует их соответственно в оптические каналы д „ 4 и у, . Таким образом обес" печиваются следующие переключения: у g,b, p, d =g,, В .отличие от работы устройства по

rt. 1 формулы изобретения работа по и. 2 формулы изобретения осуществля1

Ется при включенных ВЧ-генераторах, работающих в непрерывном режиме. 40

Включение и отключение звукопровода

4 от ВЧ"генераторов, обеспечивается с помощью магнитного поля, создаваемого в магнитоупругих монокристалли. ческих диэлектриках 10 н 11. В от» крытом. состоянии сигцалы управления поступают с ВЧ-генераторов на воэ" будители 5 и 6, от которых акустические волны распространяются через слон 10 и 11 и проходят в звукопровод 4. В этом случае переключение оптических каналпв осуществляется так же как при работе устройства по и. 1 формулы при одновременно включенных ВЧ-гене ра торах, то есть: 1 Р

Формула изобретения

1. Акустооптическое двухкеоординатное коммутационное устройство по авт, св. И 1441950, отлича еще е с я тем, что, с целью снижения оптических потерь, первый второй коллиматоры выполнены в виде гради" ентных стержневых линз, причем торец первой стержневой градиентной линзы состыкован с оптическими каналами

/, у,, Ь, и «Р„а торец второй стержневой градиентной линзы — с оптическими каналами р,, и d так, что оптические канали, b,, д, располоФд жены на торце первои стержневой градиентной линзы, в точках, соответст" вующих Брэгговским порядкам дифракцин, от оптического канала р а оптическ ие канали г, 6, d ра сп оложены на торце второй стержневой градиентной линзы в точках, соответствующих Брэгговским порядкам дифракции, от оптического канала К, который расположен на торце первой стержневой градиентной линзы в точке, соответствующей нулевому порядку.-дифракции оптического канала 8 а оптический канал р расположен на торце второй градиентной стержневой линзы в точке; соответствующей нулевому порядку дифракции оптического канала (, 2. Устройство по п. 1, о т л и— ч ающе е с я тем, что, с целью уменьшения перекрестных помех; между каждым из возбудителей акустических вола и звукопроводом введен магHHTQ упругий монокристаллический слой ди" электрика с магнитоупругим резонансом, площадь поверхности которого больще ап ертуры ак устнч еск ой в олны, связанный с блоком управления через управляющие элементьt, 1 5634А4

%0Z. 2

1563444

Составитель Г. Воробьева

Техред Л.Олийнык Корректор Н. Ревская

Редактор Л. Письман

Закаэ 5bU Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35,„ Раушская наб., дъ 4/5

Проиэводственно-иэдательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101