Introduktion til alt-optisk switch
Den altoptiske switch er hovedelementet i det optiske kommunikationsnetværk. Som nøglen til at realisere alt optisk netværk har det en lav pumpekraft, høj switcheffektivitet, hurtig responstidskarakteristika, så der er meget opmærksomhed i de senere år.
Fra slutningen af 1980'erne til i dag har mange forskningsgrupper foretaget en dybdegående undersøgelse af alle former for alt-optisk switch. All-optisk switch er en meget vigtig teknologi, den kan anvendes til området optisk kommunikation, optiske computere, optisk informationsbehandling og optisk databehandling. Optisk switch som nøglekomponenter i en ny generation af alt-optisk netværk, hovedsageligt brugt til at opnå lysniveau-dirigering, valg af bølgelængde, optisk add-drop multiplexing og optisk krydsforbindelse og selvhelende beskyttelse. Derfor vil den reaktionshastige optiske switch, krydstale, indsættelsestab ydeevne direkte påvirke kvaliteten af den optiske kommunikation. Den optiske netværksimplementering afhænger af lysafbryderne, det optiske filter, en ny generation af forstærker, tæt bølgelængde-divisionsmultiplexingsteknologienheder og teknologisk fremgang.
Optiske switches-applikationer i alt-optiske netværk skal desuden have en hurtig reaktionshastighed, lavt indsættelsestab, lavt kanalovergang og polarisering ufølsom, bør også have integration og skalerbarhed og lave omkostninger, lav effekt, god termisk stabilitet og andre egenskaber. All-optisk switch forventes at afspejle sit enorme potentiale i følgende applikationer.
(1) Beregningshastigheden for computeren afhænger af den øgede hastighed på skifteelementerne og reduktion af chipstørrelse, i hvilken henseende er stødt på en flaskehals. Udviklingen af optisk computer er en mulig udvej. Optiske computere kan være en hurtig fotonisk switchchip og chip de udvendige optiske forbindelser udgør. Følgelig er den optiske switch nøglen til udviklingen af optiske computere.
(2) Elektronisk kommunikation erstattes gradvis optisk fiberkommunikation for at imødekomme det voksende behov for kommunikationskapacitet. Tæt bølgelængdeafdeling Multiplexing-teknologi, transmission af optisk fiberkommunikationssignal for at opnå al optisk signaludveksling er også afhængig af elektronik, hvilket begrænser forbedringen af den optiske kommunikationshastighed. Derfor er al-optisk kommunikation nøglen til all-optisk switch.
(3) Fiberoptiske kommunikationssystemer i langdistancenetværket, hovedstadsnetværk, adgangsnetværket mellem den optiske switch, som kræves af det optiske krydsforbindelser for at fuldføre; optisk switch netværk mellem brugere er afhængig af OADM. Den optiske tværforbindelses- og add-drop-multiplexer består af en optisk switcharray. Derfor er den optiske switch grundlaget for al-optisk switching.
Fra 1970'erne begyndte at studere den optiske bistabilitet har mere end 30 års historie. Imidlertid står studiet af al-optisk switching også over for mange praktiske problemer, hovedsageligt på grund af tre grunde.
(1) All-optisk switch er baseret på den tredje ordens ikke-lineære effekt. Den ønskede optiske effekt af switch er for høj, hvilket ofte tager mere end signalintensitetens lysintensitet mere end fem størrelsesordrer. Ikke som den elektroniske switch med lav effekt, kan den ikke opnå lysstyring med lav effekt.
(2) På grund af det stærke indgangslys forårsaget af den stærke termiske virkning, især i den dielektriske absorptionsspids ved en bølgelængdeomskifterindretning, er varmeabsorptionen således, at enheden er meget ustabil og vanskelig at opnå en kaskaderende funktion af enheden.
(3) Laserstråleudbredelsen i medium mikron, effekttætheden er ikke høj, men den ikke-lineære virkningsbegrænsede afstand, der kræves for at frembringe ikke-lineær effekt, er for vanskelig at komprimere til bjælkens tværgående dimension.
Derfor er reduktion af skifteeffekt studiet af al-optisk switch er en vigtig opgave. At udsætte lyset gennem fiberbølgelederen eller en plan integreret optisk bølgeleder med en bølgelængde af størrelsesordenens tværgående dimension, kan opnå en højere lyseffektdensitet og en længere interaktionslængde og derved kraftigt forbedre effektiviteten ved at generere ikke-lineære optiske effekter og kan sænke den optiske strøm til at opnå alt-optisk switch. Waveguide-type optisk switch bliver hovedobjektet med undersøgelsen. Siliciumbølgeledere (inklusive optisk fiber) i kommunikationsbåndabsorptionen er lille, men ikke-lineær for svag, akkumuleringen af tilgængeligt ringhulrum er ikke-lineært.
