Способ переключения оптического излучения

 

Изобретение относится к способам переключения оптического измерения, распространяющегося в двух каналах, в частности волоконно-оптических, путем акустооптического взаимодействия. Цель - уменьшение nepeKpecTHbHt помех между каналами. На переключаемые пучки воздействуют двумя акустическими объемными волнами с разными частотами f , и fj, направленными под углами , соответствующими углам брэгговского синхрониэма на этих частотах. Причем значения частот выбирают в соответствии с соотношением 1,1 f,,/ /fVv, &1,8, где. V, и Vj - скорости распространения первой и второй объемных акустических волн с частотами f, и f соответственно. Угол между переключаемыми пучками определяют расчетным путем по значениям частот и параметров акустооптической среды.- 1 ил. § (Л со NU оо со О5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51)5 G 02 F 1/33

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (46) 07. 02. 90. Бюп. 9 5 (21) 4041006/31-25 (22) 30. 12, 85 (72) С.Н.Антонов, В.Б. Борцов, В.M,Êîòîâ и П В,Поручиков (53) 535,8(088) (56) Заявка ЕПВ У 0082623, кл. G 02 В 7/26, опублик, 29,06,83, Авторское свидетельство СССР

Р 1246754, кл. С 02 В 6/26, 23.11,84. (54) СПОСОВ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ОПТИЧЕСКОГО

ИЗЛУЧЕНИЯ (57) Изобретение относится к способам переключения оптического измерения, распространяющегося в двух каналах, в частности волоконно- оптических, путем акустооптического взаимодействия.

ÄÄSUÄÄ 1340396 A 3

Цель — уменьшение перекрестках помех между каналами. На переключаемые пучки воздействуют двумя акустическими объемными волнами с разными частотами f< и f, направленными под углями, соответствующими углам брэгговского синхрониэма на этих частотах.

Причем значения частот выбирают в соответствии с соотношением 1, 1 f,v /

/f v, « 1, 8, где ч < и v — скорости распространения первой и второй объемных акустических волн с частотами и f. соответственно. Угол между пе т реключаемыми пучками определяют расчетным путем по значениям частот и параметров акустооптической среды..

1 ил.

1340396

Изобретение относится к способам переключения оптического излучения, распространяющегося в двух каналах, в частности волоконно-оптических, путем акустооптического взаимодействия света с акустической волной, и может быть использовано в оптоволоконных коммутационных системах, муль типлексорах, в системах обработки информации и т.п.

Целью изобретения является умень шение 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 в акустооптическую среду под углом 8 друг к другу. В области А, где они пересекаются, на оба пучка воздействуют объемной акустической волной с частотой f<, распространяющейся в акустооптической среде вдоль прямой

3. Эта прямая лежит в плоскости 4, 1 перпендикулярной биссектрисе 00 угла 9, и образует с направлениями распространения пучков 1 и 2 углы, соответствующие брэгговскому синхрониэму на частоте f . При этом угол между прямой 3 и направлением распространения пучка 1 равен !3, = 90 где ), — угол Брэгга для частоЮ ты f, а угол Р между прямой 3 и направлением распространения пучка 2 равен Р 90 + It, .

В результате акустооптического взаимодействия оба пучка 1 н 2 претерпевают дифракцию. Дифрагированные пучки излучения распространяются под углом О друг к другу в направлениях

5 и 6, лежащих в плоскости 7, которая образует с первоначальной плоскостью

8 распространения пучков 1 и 2 угол

При этом дифрагированнвя часть пучка 1 распространяется в направлении 5, а днфрагированная часть пучка

2 — в направлении 6. Для взаимного переключения оптического излучения иэ одного какала в другой на оба пучка 1 и 2 в области их пересечения А воздействуют другой объемной акустической волной с частотой Е, распространяющейся в акустооптической среде вдоль прямой 9, и одновременно прекращают воздействие первой объемной

Р акустической волной. Прямая 9 расположена в плоскости 4 и образует с направлениями распространения пучков

1 и 2 углы, соответствующие брэггов-, скому синхрониэму на частоте f . При этом угол !!," между прямой 9 и направлением распространения пучка 1 равен P = 90 +,, где !, — угол р Брэгга для частоты f. а угол Р между прямой 9 и направлением распросте ранения пучка 2 равен 90 -, . Частоту f выбирают в соответствии с соотношением (1). Для того чтобы при !

5 воздействии на оба пучка 1 и 2 оптического излучения акустической волной с частотой f произошло переключение каналов, необходимо угол 9 между направлениями распространения пучков

20 1 и 2 устанавливать в завйсимости от выбранного соотношения частот f, и в соответствии с условием (2), если используются обыкновенные пучки

1, 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. При

gp использовании иэотропной дифракции

1 угол 8 между направлениями распространения дифрагированных пучков 5,6 оптического излучения равен углу 0 между направлениями распространения первоначальных пучков 1 и 2, При ис пользовании аниэотропной дифракции пучки 1 и 2 направляют в акустооптическую среду так, чтобы биссектриса

00 угла 0 совпадала с оптической

40 осью этой среды. При анизотропной ди фракции происходит поворот плоскости поляризации дифрагированного излучео. ния относительнс исходного на 90 и пучки 5, 6 будут распространяться

45 под углом В друг к другу,- вел а которого соответствует условию (3), если исходные пучки 1 и 2 обыкновенные, и условию (2), если исходные пучки 1 и 2 необыкновенные. Данный способ полностью обратим, т.е. пучки

5, 6 могут быть входными, а пучки

1,2 — выходнымй.

Приведем конкретные примеры реализации предлагаемого способа.

Пример 1. Длина волны переключаемого оптического излучения 1i ъф о

= 0,488, !О см, В качестве акустооптической среды используют два последовательно расположенных кристалла

1340 ) 96

В1„(:е0, которые являются оптически г а иэотропными. Значение показателя преломления этого материала для укаэанной длины волны n = п = 2,65, Выбирают направления распространения и значения частот акустических волн в акустооптических кристаллах: в одном кристалле продольная волна, направление ее распространения (100), скорость v, = 3 65 10 см/с, частота !0

1 ГГц; в другом кристалле продольная волна, направление ее распространения (110), скорость ч = 3,4 х х 10 см/с, частота Г = 0,85 ГГц, В соответствии с выражением (1) соот- 15

Г ч ношение ---- = 1, 1. По известным заf v, висимостям рассчитывают для каждой о волны углы Брэгга : PI, = 1,44 и

1,3 1,и по формуле (?) вычисляют 20 угол 8 = 4,2 1. Направляют в указанные кристаллы два пучка 1 и 2 оптичесо кого излучения под углом 0 4,21 друг к другу, Кристаллы ориентируют так, чтобы направление (! 00) одного

25 кристалла и направление (110) другого кристалла были расположены в плоскости 4, перпендикулярной биссектрисе угла 6, и пересекались с ней, При этом направление (100! первого кристалла составляло с направлением расо пространения пучка угол !, = 90 — 88,56, а направление (110) второго кристалла составляло с направлением распространения пучка 1 35 угол pl = 90 + II = 91,31 ° Возбуждают в первом кристалле продольную акустическую волну с частотой — 1 ГГц, распространяющуюся в направлении (100). При этом оба пучка пре- 40 и терпевают днфракцню, и дифрагированные пучки 5 и 6 распространяются в

1 б плоскости 7 под углом Р = В = 4,21 друг к другу. Угол, между плоскостями 7 и 8 определяется для изотроп- 45 ной дифракции из формулы о = 2агсгВ(-" †).

v, 1 о

В данном примере угол = 95,4, 5

Для переключения излучения иэ одного канала и другой возбуждают во втором кристалле продоль ю акустическую волну с частотой f„ = 0,85 ГГц, распространяющуюся в нап! явлении 55

С! 1О) .

П р н м е р 2. Ллнна волны переключаемого оптического излучения

9, = 1 !О,см. В качестве акустоопагссов

I ()з ()г

ft f(vy v„ ((— )ã+()г vg \.Г

TJi÷åской среды исп< льзуют два кристалла ТеО, которые являются оптически аниэотропными. Значения гланнь|> показателей преломления этого материала для укаэанной длинь1 волны и, 2,2, п 2;35. Выбирают направления распространения, поляризацию и значения частоты акустических волн: в обоих кристаллах поперечные волны с нап..авлением распространения вдоль

f110) и направлением колебания смещения !1101. Скорость их распространения в этом направлении ч, = ч

0,6 10 см/с. Частота акустической волны, возбуждаемой в одном кристалле, f = i00 Г!Гц, частота акустической волны, возбуждаемой в другом кристалле, Е = 66,7 Г1Гц. В соответствии с выражением (1) соотношение т

1,5. Рассчитывают углы Брэгга:

f v, — 2,05, It,= 1, 28, и по формуле (2) вычисляют угол 0 =- 5, Jlaa пучка

1,2 поляризованного птического иэ— луче ния наппавляloт . указанные крисо таллы под углом g = 5 друг к другу так, чтобы плоскость их поляризации была ортогональна биссектр1ь..е угла !9, а последняя .овпадала с оптической осью кристаллов. Кристаллы орнентируют так, чтобы направление !110J каждого из них было расположено в плоскости, перпендикулярной биссектрисе угла о и пересекалось с ней. При этом направление (110) одного кристалла должно составлять с направлением распространения пучка 1 угол

Pi = 90 —, = 87,95, а направление (11О) другого кристалла должно составлять с направлением распростраI о пения пучка 1 угол P = 90 +

91,28. Возбуждают в первом кристалле поперечную акустическую волну с частотой f = 100 Г1Гц, распространяю1

1 щуюся в направлении (110!, Дифрагированные пучки 5 и 6 распространяютI 0 ся в плоскости 7 под углом 6 = 5,35 друг к другу. При этом ориентация плоскости поляризации оптического изо лучения в них повернута на 90 относительно плоскости поляризации излучения в пучках 1 и 2. Угол между плоскостями 7 и 8 определяется для аниэотропной дифракции из дюрмулы

1340396 х (— + - ) п, п пе по ориентация плоскости поляризации оптического излучения в них повернута о на 90 относительно плоскости поляризации излучения в пучках 1 и 2. Угол е4 между плоскостями 7 и 8 определяется по формуле (4) и равен в данном примере 04 122,2

Для переключения излучения иэ од« ного канала в другой возбуждают во втором кристалле поперечную акустическую волну с частотой Г 111 ИГц, распространяющуюся в направлении (4) 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 f,, распространяющейся в плоскости, перпендикулярной биссектрисе угла 8 под углами к направлению распространения каждого пучка, соответствующими брэгговскому синхронизму на частоте f< первой акустической волны, и переключение оптического излучения из одного канала в другой путем воздействия на оба пучка в области их пересечения второй объемной акустической волной, распространяющейся в той же плоскости, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью уменьшения перекрестных помех между каналами, частоту Е второй объемной акустической волны устанавливают отличной от частоты f, и направляют ее под углами, соответствующими брзгговскому синхро низу на частоте f к направлению распространения каждого пучка оптического излучения, при этом значения частот объемных акустических волн выбярают в соответствии с соотношением

sin8 = для обыкновенных пучков и

В данном примере угол 112,3

Для переключения излучения из одного канала в другой возбуждают во втором кристалле поперечную акустическую вол

IIy с частотой f = 66,7МГц, распростA раняющуюся в направлении $110J.

Пример 3. Длина волны пере- ®О ключаемого оптического излучения Я

-4

0,63 10 см. В качестве акустооптической среды используют два последовательно расположенных кристаллаРЬМ,О, .которые имеют структуру,ана Формула изобретен ия логичную структуре ТеО . Значения главных показателей преломления для укаэанной длины волны и 2,39, е

Выбирают направления распространения, поляризацию и значения частоты акустических волн: в обоих кристаллах поперечные волны (100) с направлением колебания смещения (0 107 .

Скорость их распространения в этом направлении ч< = ч = 2,2 10 смlс.

Частота f = 200 МГц, частота f

111 МГц. В соответствии с выражеf v нием (1) соотношение - -< = 1,8. Pacf хЧ1 зо считывают для каждой акустичесКой волны угол Врэгга: ), = 0,71;

0,42 и по формуле (2) вычисляют о угол g = 1,6 . Два пучка 1 и 2 поляризованного оптического излучения направляют в указанные кристаллы под углом 8 = 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 (100) каждого иэ них была расположено в плоскости, перпендикулярной биссектрисе угла 6 и пересекалось с ней. Прн этом направление (100) одного кристалла должно составлять с направлением распрост L

d ранения пучка 1 угол, = 90 +

+ 2I = 90 — g, = 89,29, а направление (100) другого кристалла должно составлять с направлением распростра- а угол 8 между направлениями распре о нения пучка 1 угол P = 90 + g> странения первоначальных пучков on90,42 . Возбуждают в первом кристал. тнческого излучения устанавливают ле поперечную акустическую волну с иэ условий частотой Е, = 200 МГц, распространяю- 55 щуюся в направлении (1001 .

Лифрагированные пучки 5 и 6 рас- (2) пространяются в плоскости 7 под углом.

8 1,52 друг к другу. Лрн этом

1340396 (33

sin Й

Редактор И.Иванова

Тирам 463 Подписное

ВНИИЛИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, И-35, Раушская наб., д. 4/5

Закаэ 499

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ухгород, ул. Проектная, 4 для необыкновенных пучков, где v,, v — скорости распространения первой и второй объемных акустических волн с частотами f< и

Т соответственно, Я, - длина волны оптического излучения в вакууме и п — значения главных noxasaas e телей преломления якустооптнческой среды.

Составитель Л.Архонтов

Техред И.Ходанич Корректор Л.Патай