Описание проекта
Оптический коммутатор является очень важным устройством, он управляется оптическими сигналами и выполняет перенаправление информации с одного входа на один из двух выходов, может применяться в областях оптоволоконных систем связи, оптических компьютеров, оптической обработки информации и данных. Полностью оптический коммутаторы, как ключевые компоненты оптоволоконных систем связи, в основном используются для обеспечения маршрутизации информационных каналов, выбора длины волны и оптического мультиплексирования. Важными параметрами современных оптических коммутаторов являются - скорость отклика, перекрестные помехи, оптические потери и энергоэффективность.
Предлагаемый к разработке оптический коммутатор является полностью оптическим устройством (т.е. не содержит электронных компонентов и позволяет выполнять перенаправление оптического сигнала под действием другого оптического сигнала), имеет следующие характеристики: время отклика – не более 100 нс, оптические потери – не более 19 %, перекрестные помехи – не более 3 %, энергоэффективность – 0.1 Вт/мкм2. Устройство состоит из одного входного волновода для управляющего оптического сигнала, одного входного волновода и двух выходных волноводов для информационного оптического сигнала, системы отражающих элементов, оптически бистабильной многослойной структуры, содержащей материал с фазовым переходом Ge2Sb2Te5.
Существуют аналоги предлагаемого устройства на основе микроэлектромеханических систем, жидких кристаллов на кремнии, в которых время отклика составляет не менее микросекунды, что является медленным. Также существуют устройства на основе нелинейной оптики, эффектов Керра, Поккельса, квантово-размерного эффекта Штарка, имеющие быстрое время переключения в диапазоне от наносекунд до пикосекунд, что является их несомненным преимуществом, однако для их работы требуется энергетическое воздействие высокой интенсивности (~ 10 Вт/мкм2), что является энергонеэффективным.
Таким образом, предлагаемое устройство оптического коммутатора занимает промежуточное положение по характеристикам между существующими аналогами в отношении скорости отклика и лидирующее в отношении энергоэффективности и поэтому его разработка является актуальной.
