Teljes optikai kapcsoló bevezetése
Az optikai kapcsoló az optikai kommunikációs hálózat fő eleme. Az optikai hálózat megvalósításának kulcsaként alacsony szivattyúzási teljesítménnyel, magas kapcsolási hatékonysággal, gyors válaszidő-jellemzőkkel rendelkezik, így az utóbbi években sok figyelmet szenteltek.
Az 1980-as évek végétől a mai napig számos kutatócsoport mélyreható kutatást végzett mindenféle optikai kapcsolóval kapcsolatban. Az optikai kapcsoló nagyon fontos technológia, alkalmazható optikai kommunikáció, optikai számítógépek, optikai információfeldolgozás és optikai adatfeldolgozás területén. Optikai kapcsoló, mint az optikai hálózat új generációjának kulcsfontosságú eleme, elsősorban a fényszintek irányításának, a hullámhossz kiválasztásának, az optikai kiegészítő-csepp-multiplexálás, az optikai kereszt-összeköttetés és az öngyógyulás érdekében. Ezért a válaszsebességű optikai kapcsoló, az áthallás, a beszúrási veszteség teljesítménye közvetlenül befolyásolja az optikai kommunikáció minőségét. Az optikai hálózat megvalósítása a fénykapcsolóktól, az optikai szűrőktől, az új generációs erősítőktől, a sűrű hullámhosszúságos multiplexelési technológiai eszközöktől és a technológiai haladástól függ.
Az optikai kapcsoló alkalmazásoknak az összes optikai hálózatban ezen felül gyors válaszsebességgel, alacsony beillesztési veszteséggel, alacsony csatorna áthallással és a polarizációtól érzéketlennek kell lenniük, integrációval és méretezhetőséggel, valamint olcsó, alacsony teljesítményű, jó hőstabilitással és egyéb jellemzőkkel bírónak kell lenniük. Az optikai kapcsoló várhatóan a következő alkalmazásokban tükrözi hatalmas potenciálját.
(1) A számítógép számítási sebessége a kapcsolóelemek megnövekedett sebességétől és a chip méretének csökkentésétől függ, amelynél szűk keresztmetszet tapasztalható. Az optikai számítógép fejlesztése lehetséges kiút. Az optikai számítógépek lehetnek gyors fotonikus kapcsolási chipek, és a külső optikai összeköttetések képesek. Ennek megfelelően az optikai kapcsoló kulcsa az optikai számítógépek fejlődésének.
(2) Az elektronikus kommunikációt fokozatosan optikai szálas kommunikáció váltja fel annak érdekében, hogy megfeleljen a növekvő kommunikációs kapacitás iránti igénynek. A sűrű hullámhosszúságos multiplexelési technológia, az optikai szál kommunikációs jelátvitel az összes optikai jelcsere érdekében az elektronikán alapszik, korlátozva az optikai kommunikációs sebesség javulását. Ezért az optikai kommunikáció a kulcs az összes optikai kapcsolóhoz.
(3) Száloptikai kommunikációs rendszerek a távolsági hálózatban, a nagyvárosi körzet hálózatában, az optikai kapcsoló közötti hozzáférési hálózathoz, amelyet az optikai kereszt-összeköttetések megkövetelnek; A felhasználók közötti optikai kapcsolóhálózat az OADM-re támaszkodik. Az optikai kereszt-összeköttetést és az add-drop multiplexert egy optikai kapcsolóegység alkotja. Tehát az optikai kapcsoló képezi az összes optikai kapcsolás alapját.
Az 1970-es évektől kezdve az optikai bistabilitás tanulmányozásának több mint 30 éves története volt. Az optikai kapcsolás tanulmányozása azonban számos gyakorlati problémával is szembesül, elsősorban három ok miatt.
(1) Az összes optikai kapcsoló a harmadrendű nemlineáris effektuson alapul. A kapcsoló kívánt optikai teljesítménye túl magas, ami gyakran több, mint öt jel nagyságrendnél nagyobb, mint a jelzőfény fényintenzitása. Nem úgy, mint az alacsony fogyasztású elektronikus kapcsoló, nem képes alacsony fogyasztású fényvezérlést elérni.
(2) Az erős bemeneti fény miatt, amelyet az erős hőhatás okoz, különösen a hullámhosszúságú kapcsolókészülék dielektromos abszorpciós csúcsában, a hőelnyelés oly módon, hogy az eszköz nagyon instabil, és nehéz az eszköz lépcsőzetes működtetése.
(3) A lézernyaláb terjedése közepes mikronokban, az energia sűrűsége nem túl magas, de a nemlineáris hatás korlátozott távolsága a nemlineáris teljesítmény előállításához túl nehéz ahhoz, hogy összenyomódjon a sugár keresztirányú dimenziójához.
Ezért a kapcsolóteljesítmény csökkentése az optikai kapcsoló tanulmányozása fontos feladat. Ha a fényt a szálas hullámvezetőn vagy egy síkban integrált optikai hullámvezetőn keresztül keresztezzük, amelynek hullámhossz-nagysága keresztirányú méretű, nagyobb fényteljesítmény-sűrűség és hosszabb kölcsönhatási hosszúság érhető el, ezáltal jelentősen javul a nemlineáris optikai effektusok előállítási hatékonysága, és csökkenthető az optikai hatás teljesítmény az összes optikai kapcsoló eléréséhez. A hullámvezető típusú optikai kapcsoló a tanulmány fő tárgyává válik. A szilícium hullámvezetők (beleértve az optikai szálat) a kommunikációs sáv abszorpciójában kicsi, de nemlineáris túl gyenge, a rendelkezésre álló gyűrűüreg felhalmozódása nemlineáris.