RU2456648C1 - Optical switching element based on multilayer dielectric selective mirror - Google Patents

Optical switching element based on multilayer dielectric selective mirror Download PDF

Info

Publication number
RU2456648C1
RU2456648C1 RU2011111260/28A RU2011111260A RU2456648C1 RU 2456648 C1 RU2456648 C1 RU 2456648C1 RU 2011111260/28 A RU2011111260/28 A RU 2011111260/28A RU 2011111260 A RU2011111260 A RU 2011111260A RU 2456648 C1 RU2456648 C1 RU 2456648C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
optical
multilayer dielectric
selective mirror
switching
dielectric selective
Prior art date
Application number
RU2011111260/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Владимирович Костров (RU)
Сергей Владимирович Костров
Валерий Хусаинович Багманов (RU)
Валерий Хусаинович Багманов
Альберт Ханович Султанов (RU)
Альберт Ханович Султанов
Original Assignee
Сергей Владимирович Костров
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сергей Владимирович Костров filed Critical Сергей Владимирович Костров
Priority to RU2011111260/28A priority Critical patent/RU2456648C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2456648C1 publication Critical patent/RU2456648C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: layers with large optical thicknesses equal to dn=x•λref/4 and simultaneously dn=y•λtr/4, where λref is the average wavelength of the reflection band of the optical dielectric mirror, λtr is the average wavelength of the transmission band of the optical dielectric mirror, x, y are whole numbers such that x=y±1, are made from ferroelectric material or another optically active material, which provides change in refraction index based on electro-optical, acousto-optical, thermo-optical and mechano-optical effects.
EFFECT: optical switching on at least one output with rate of signal transmission of the nanosecond order, while maintaining accuracy and reliability of the signal.
8 dwg

Description

Изобретение относится к интегральной оптике и может быть использовано для создания малоинерционных оптических логических устройств и пикосекундных переключателей, устройств для обработки световых информационных потоков, обеспечивающих переключение, разветвление, разложение в спектр и фильтрацию оптических сигналов.The invention relates to integrated optics and can be used to create low-inertia optical logic devices and picosecond switches, devices for processing light information flows that provide switching, branching, spectrum decomposition and filtering of optical signals.

Известен нелинейный перестраиваемый металлосегнетоэлектрический фотонный кристалл (пат. RU 2341817, МПК G02F 1/05, 10.05.2008) и способ его переключения. Фотонный кристалл содержит подложку, на поверхность которой нанесен нелинейно-оптический пленочный материал, на котором закреплена дифракционная решетка из меди, при этом материал обеспечивает возможность излучения светового потока на частоте второй гармоники, а дифракционная решетка является одновременно системой электродов для подачи переключающего поля. Переключение фотонного кристалла заключается в изменении угла направления светового луча на частоте второй гармоники. Изменение угла выхода светового луча из фотонного кристалла осуществляют удвоением периода нелинейной дифракционной решетки за счет переключения поляризации в сегнетоэлектрической пленке при приложении напряжения к электродной структуре в виде входной дифракционной решетки. Изобретение реализует коммутацию за счет пространственного разделения оптических длин волн по углу выхода из перестраиваемого металлосегнетоэлектрического фотонного кристалла.Known non-linear tunable metal-ferroelectric photonic crystal (US Pat. RU 2341817, IPC G02F 1/05, 05/10/2008) and the method of switching it. A photonic crystal contains a substrate, on the surface of which a nonlinear optical film material is applied, on which a diffraction grating made of copper is fixed, while the material allows the light flux to be emitted at a second harmonic frequency, and the diffraction grating is also a system of electrodes for supplying a switching field. Switching the photonic crystal consists in changing the angle of the light beam at the second harmonic frequency. The angle of exit of the light beam from the photonic crystal is changed by doubling the period of the nonlinear diffraction grating due to switching polarization in the ferroelectric film when voltage is applied to the electrode structure in the form of an input diffraction grating. The invention implements switching due to the spatial separation of the optical wavelengths along the exit angle from the tunable metal ferroelectric photonic crystal.

Недостатком устройства и способа коммутации является трудность пространственного сопряжения двух выходов из-за малого различия углов выхода из дифракционной решетки на близком расстоянии к дифракционной решетке; а также в большом затухании за счет расхождения светового луча при вводе в волновод на расстоянии от дифракционной решетки. Недостатком также является энергетическая неэффективность устройства, так как полезное излучение составляет один из боковых лепестков от центрального максимума.The disadvantage of the device and the switching method is the difficulty of spatial conjugation of the two outputs due to the small difference in the angles of exit from the diffraction grating at a close distance to the diffraction grating; and also in large attenuation due to the divergence of the light beam when entering the waveguide at a distance from the diffraction grating. The disadvantage is the energy inefficiency of the device, since the useful radiation is one of the side lobes from the central maximum.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является оптический переключающий элемент (пат. RU 2096815, МПК G02B 26/00, 20.11.1997). Оптический переключающий элемент содержит подложку и нелинейный элемент, расположенный на поверхности подложки. Нелинейный слой представляет собой тонкую пленку материала с низким показателем преломления nн и вкрапленные в нее микрокристаллы, сформированные из материала с высоким показателем преломления nв и имеющие размер d, определяемый из соотношения, 0,2·a0<d<3ao, нм, где a0 боровский радиус экситона исходного высокопреломляющего материала. Изобретение реализует широкополосную коммутацию за счет переключения режима максимального пропускания (включение) в режим затемнения (выключение).Closest to the proposed device is an optical switching element (US Pat. RU 2096815, IPC G02B 26/00, 11/20/1997). The optical switching element comprises a substrate and a non-linear element located on the surface of the substrate. The non-linear layer is a thin film of a material with a low refractive index n n and microcrystals embedded in it, formed from a material with a high refractive index n in and having a size d determined from the ratio 0.2 · a 0 <d <3a o , nm , where a 0 is the Bohr radius of the exciton of the initial highly refractive material. The invention implements broadband switching by switching the maximum transmission mode (on) to the dimming mode (off).

Недостатком такого устройства является отсутствие прямого переключения между несколькими выходами из устройства, для коммутации между различными выходами требуется дополнительное устройство разветвления и размещения в каждом плече разветвления оптического переключателя.The disadvantage of this device is the lack of direct switching between multiple outputs from the device, for switching between different outputs requires an additional device for branching and placing an optical switch in each branch arm.

Известен оптический многослойный фильтр - многослойное диэлектрическое селективное зеркало (пат. RU 2330313, МПК G02B 5/28, 27.07.2008), который состоит из N диэлектрических слоев, выполненных из материалов с отличающимися показателями преломления, а оптическая толщина каждого слоя составляет λ/4, где λ - средняя длина волны полосы отражения оптического фильтра. При этом оптический многослойный фильтр выполнен состоящим из входного оптического трансформатора, избирательной части и выходного оптического трансформатора. Данное устройство принято в качестве прототипа для заявленного устройства, так как имеет наиболее схожую структуру фильтрующего элемента.Known optical multilayer filter is a multilayer dielectric selective mirror (US Pat. RU 2330313, IPC G02B 5/28, 07.27.2008), which consists of N dielectric layers made of materials with different refractive indices, and the optical thickness of each layer is λ / 4 where λ is the average wavelength of the reflection band of the optical filter. In this case, an optical multilayer filter is made up of an input optical transformer, a selective part and an output optical transformer. This device is adopted as a prototype for the claimed device, as it has the most similar structure of the filter element.

Принципиальным ограничением функциональной возможности устройства является то, что изобретение обеспечивает только пассивную селекцию оптических сигналов по длинам волн.A fundamental limitation of the functionality of the device is that the invention provides only passive selection of optical signals at wavelengths.

Задача изобретения - расширение функциональных возможностей многослойных диэлектрических селективных зеркал, оптических многослойных фильтров и создание активного коммутационного элемента, обеспечивающего перестраиваемое селективное отражение длин волн за счет изменения показателя преломления на основе линейных или нелинейных оптических, акустооптических, термооптических, электрооптических, механооптических эффектов. Задача изобретения состоит также в повышении скорости передачи сигналов и их точности и достоверности при сохранении упрощенной схемы формирования условий для переключения во времени направленного светового потока.The objective of the invention is the expansion of the functionality of multilayer dielectric selective mirrors, optical multilayer filters and the creation of an active switching element that provides tunable selective reflection of wavelengths by changing the refractive index based on linear or nonlinear optical, acousto-optical, thermo-optical, electro-optical, mechano-optical effects. The objective of the invention is also to increase the speed of signal transmission and their accuracy and reliability while maintaining a simplified scheme for the formation of conditions for switching in time the directional light flux.

Поставленная задача достигается тем, что в перестраиваемом многослойном диэлектрическом селективном зеркале, состоящем из входного и выходного оптического трансформатора, входного поляризатора, устройства передачи внешнего воздействия: электродов, пластин и/или мембран, расположенных по поверхности многослойного диэлектрического селективного зеркала, и избирательной части, содержащей N диэлектрических слоев, выполненных из материалов с максимально отличающимися показателями преломления, допустимыми при заданной ширине полосы отражения, таких что оптическая толщина любого слоя - dn удовлетворяет одновременно: dn=x·λот/4 и dn=y·λпр/4, либо только dnот/4, где λот - средняя длина волны полосы отражения диэлектрического зеркала, λпр - средняя длина волны полосы пропускания диэлектрического зеркала, x, y - целые числа, такие что x=y±1, слои с большими оптическими толщинами выполнены из сегнетоэлектрического материала или другого оптически активного материала, обеспечивающего изменение показателя преломления на основе линейных или нелинейных оптических, акустооптических, термооптических, электрооптических, механооптических или иных эффектов.The problem is achieved in that in a tunable multilayer dielectric selective mirror, consisting of an input and output optical transformer, an input polarizer, an external transmission device: electrodes, plates and / or membranes located on the surface of a multilayer dielectric selective mirror, and a selective part containing N dielectric layers made of materials with maximally different refractive indices valid for a given bandwidth friction, such that the optical thickness of any layer - d n satisfies at the same time: d n = x · λ from / 4 and d n = y · λ pr / 4, or only d n = λ from / 4, where λ from is the average length wavelengths of the reflection band of the dielectric mirror, λ pr is the average wavelength of the passband of the dielectric mirror, x, y are integers such that x = y ± 1, layers with large optical thicknesses are made of a ferroelectric material or other optically active material, providing a change in the indicator refraction based on linear or nonlinear optical, acousto-optic , Thermo-optical, electro-optical, mechanooptical or other effects.

В заявленном устройстве в отличие от прототипа реализуется коммутация и разделение оптических длин волн за счет изменения оптической протяженности структуры на пути проходящего излучения, а значит интерференционных соотношений, и смещения диапазона отражения/пропускания. Излучение детектируется прямо на выходе из многослойной структуры, без пространственного разделения оптических длин волн по углу выхода из перестраиваемого фотонного кристалла, без преобразования частоты коммутируемого излучения.In the claimed device, unlike the prototype, switching and separation of optical wavelengths is realized due to a change in the optical length of the structure along the path of the transmitted radiation, which means interference ratios, and a shift in the reflection / transmission range. Radiation is detected directly at the exit from the multilayer structure, without spatial separation of the optical wavelengths by the exit angle from the tunable photonic crystal, without conversion of the frequency of the switched radiation.

Заявленное изобретение отличает от пат. RU 2330313 соотношение толщин слоев и их порядок, а также то, что активная ячейка в заявленном устройстве - многослойное диэлектрическое селективное зеркало - является перестраиваемым.The claimed invention differs from US Pat. RU 2330313 the ratio of the thicknesses of the layers and their order, as well as the fact that the active cell in the claimed device is a multilayer dielectric selective mirror is tunable.

Заявленное изобретение отличается от пат. RU 2096815 тем, что реализует коммутацию и разделение оптических длин волн в перестраиваемом фотонном кристалле за счет изменения оптической протяженности структуры на пути проходящего излучения, а значит интерференционных соотношений, и смещения диапазона отражения/пропускания.The claimed invention differs from US Pat. RU 2096815 in that it implements switching and separation of optical wavelengths in a tunable photonic crystal by changing the optical length of the structure in the path of the transmitted radiation, and therefore interference ratios, and shifting the reflection / transmission range.

Заявленное изобретение принципиально отличается от пат. RU 2341817 тем, что излучение детектируется прямо на выходе из многослойной структуры, без пространственного разделения оптических длин волн по углу выхода из перестраиваемого фотонного кристалла, без преобразования частоты коммутируемого излучения.The claimed invention is fundamentally different from US Pat. RU 2341817 in that the radiation is detected directly at the exit from the multilayer structure, without spatial separation of the optical wavelengths along the exit angle from the tunable photonic crystal, without converting the frequency of the switched radiation.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.These signs are significant and interconnected with the formation of a stable set of essential features sufficient to obtain the desired technical result.

Согласно настоящему изобретению заявленные объекты характеризуются новыми особенностями, такими как:According to the present invention, the claimed objects are characterized by new features, such as:

- многослойное диэлектрическое селективное зеркало изготовляется непосредственно на сколе оптического волокна,- a multilayer dielectric selective mirror is made directly on the cleaved optical fiber,

- функционирование коммутационного элемента осуществляется за счет изменения оптической протяженности фотонного кристалла,- the functioning of the switching element is carried out by changing the optical length of the photonic crystal,

- переключение осуществляется при помощи электрического поля;- switching is carried out using an electric field;

- переключение осуществляется при помощи магнитного поля;- switching is carried out using a magnetic field;

- переключение осуществляется при помощи теплового воздействия;- switching is carried out using heat exposure;

- переключение осуществляется при помощи акустического воздействия;- switching is carried out by means of acoustic impact;

- обладает лучшей формой частотной хатактеристики за счет выбора оптимального соотношения параметров фотонного кристалла.- has the best form of frequency characteristics by choosing the optimal ratio of the parameters of the photonic crystal.

Настоящее изобретение поясняется конкретными примерами, которые, однако, не являются единственно возможными, но наглядно демонстрируют возможность достижения приведенной совокупностью признаков требуемого технического результата.The present invention is illustrated by specific examples, which, however, are not the only possible, but clearly demonstrate the ability to achieve the above set of features of the desired technical result.

Существо изобретения поясняется чертежом. На чертеже изображена схема устройства.The invention is illustrated in the drawing. The drawing shows a diagram of the device.

На ФИГ.1 показано схематическое изображение структуры перестраиваемого многослойного диэлектрического селективного зеркала вида (HL)5H с оптическими толщинами слоев dL/4=321 нм, dН=7·λот/4=6·λпр/4=2307 нм, показателями преломления nL=1,48, nH=2,3, по оси абсцисс отложены геометрические толщины слоев;Figure 1 shows a schematic illustration of the structure of a tunable multilayer dielectric selective mirror of the form (HL) 5 H with optical layer thicknesses d L = λ from / 4 = 321 nm, d H = 7 · λ from / 4 = 6 · λ sp / 4 = 2307 nm, refractive indices n L = 1.48, n H = 2.3, the abscissa shows the geometric thicknesses of the layers;

на ФИГ.2 показана зависимость коэффициента отражения от длин волн фотонного кристалла по фиг.1;figure 2 shows the dependence of the reflection coefficient on the wavelengths of the photonic crystal of figure 1;

на ФИГ.3 показана структура оптического переключателя, реализованного на электрооптическом эффекте, где 1 - металлическая пластина, 2 - многослойная структура, 3 - поляризатор;figure 3 shows the structure of the optical switch implemented on the electro-optical effect, where 1 is a metal plate, 2 is a multilayer structure, 3 is a polarizer;

на ФИГ.4 показана схема работы фотонного кристалла по фиг.1 при отсутствии электрического поля;figure 4 shows a diagram of the photon crystal of figure 1 in the absence of an electric field;

на ФИГ.5 показана схема работы фотонного кристалла по фиг.1 при наличии электрического поля, показана возможность управления во времени пространственно-частотным распределением светового потока;figure 5 shows a diagram of the photon crystal of figure 1 in the presence of an electric field, shows the ability to control in time the spatial-frequency distribution of the light flux;

на ФИГ.6 показаны зависимости коэффициента отражения фотонного кристалла при режимах работы с отсутствием(а)/присутствием(б) электрического поля от длины волны, где график a - зависимость коэффициента отражения от длины волны для активной ячейки до внешнего воздействия и б - после воздействия.FIG. 6 shows the dependences of the reflection coefficient of the photonic crystal under operating conditions with the absence (a) / presence (b) of the electric field on the wavelength, where the graph a is the dependence of the reflection coefficient on the wavelength for the active cell before external exposure and b after exposure .

на ФИГ.7 показана схема работы фотонного кристалла по фиг.1 при отсутствии управляющего интенсивного излучения, где 4 - оптический циркулятор, 5 - перестраиваемое многослойное диэлектрическое селективное зеркало, 6 - многослойное диэлектрическое селективное зеркало;FIG. 7 shows a photon crystal operation diagram of FIG. 1 in the absence of control intense radiation, where 4 is an optical circulator, 5 is a tunable multilayer dielectric selective mirror, 6 is a multilayer dielectric selective mirror;

на ФИГ. 8 показана схема работы фотонного кристалла по фиг.1 при наличии управляющего интенсивного излучения, показана возможность управления во времени пространственно-частотным распределением светового потока;in FIG. 8 shows a photon crystal operation diagram of FIG. 1 in the presence of intense control radiation; the possibility of controlling the spatial-frequency distribution of the light flux in time is shown;

Устройство содержит оптически активную многослойную ячейку вида (HL)5H с оптическими толщинами слоев dL/4=321 нм, dН=7·λот/4=6·λпр/4=2307 нм показателями преломления nL=1,48, nH=2,3. Вид активной ячейки коммутационного элемента приводится на ФИГ.1. Наиболее протяженные компоненты перестраиваемого многослойного диэлектрического селективного зеркала (H) выполнены из оптически активного материала и способны под действием управляющего напряжения Uупр изменять показатель преломления, а следовательно, оптическую толщину компонента, тем самым осуществлять частотный сдвиг коэффициента отражения. Смещение в частотной характеристике многослойного диэлектрического селективного зеркала в представленной активной ячейке коммутационного элемента интерпретируется как коммутация по длине волны. Схема включения активной ячейки коммутационного элемента и коммутация по длине волны до воздействия управляющим напряжением и после воздействия показаны на ФИГ.4 и ФИГ.5 соответственно. На ФИГ.6 график а) видно, что коэффициент отражения на длине волны 1310 нм равен 0,98, что соответствует затуханию пропускания 16,99 дБ. Из ФИГ.6 график б) видно, что коэффициент отражения на длине волны 1310 нм уже равен 0,02, что соответствует затуханию пропускания всего 0,088 дБ.The device contains an optically active multilayer cell of the form (HL) 5 H with optical layer thicknesses d L = λ from / 4 = 321 nm, d Н = 7 · λ from / 4 = 6 · λ pr / 4 = 2307 nm refractive indices n L = 1.48, n H = 2.3. The view of the active cell of the switching element is shown in FIG. 1. The longest components of a tunable multilayer dielectric selective mirror (H) are made of optically active material and are capable of changing the refractive index and, therefore, the optical thickness of the component under the action of a control voltage U control , thereby performing a frequency shift of the reflection coefficient. The offset in the frequency response of a multilayer dielectric selective mirror in the active cell of the switching element is interpreted as wavelength switching. The switching circuit of the active cell of the switching element and the switching along the wavelength before exposure to the control voltage and after exposure are shown in FIG. 4 and FIG. 5, respectively. 6, graph a) shows that the reflection coefficient at a wavelength of 1310 nm is 0.98, which corresponds to a transmit attenuation of 16.99 dB. Figure 6 graph b) shows that the reflection coefficient at a wavelength of 1310 nm is already 0.02, which corresponds to a transmission attenuation of only 0.088 dB.

Активная ячейка ФИГ.1 поглощает оптическое излучение в очень малых количествах, так как имеет короткую физическую протяженность (7102 нм, поперечный размер одномодового волокна 10000 нм) и выполнена из диэлектрических, прозрачных материалов. Однако имеет место явление расхождения светового потока в теле оптически активной ячейки и поляризатора, что обуславливает основные энергетические потери в элементе. Существует проблема ввода светового потока в торцы сердцевины оптических волокон, с которыми смыкается оптически активная ячейка и поляризатор. Для успешного решения проблемы ввода оптической мощности в световедущую часть оптического волокна с минимальными потерями на этапе производства перестраиваемого многослойного диэлектрического селективного зеркала используются способ искривления поверхности раздела слоев и способ реализации конструкции перестраиваемого многослойного диэлектрического селективного зеркала в теле волокна или выращивание слоев непосредственно на одном сколе волокна. Далее следует прецизионная стыковка с сердцевиной второго волокна. Размещение конструкции в иммерсионной жидкости с низким показателем преломления, которая будет выполнять функции, аналогичные функциям оболочки обычного оптического волокна. Далее следует герметизация, нанесение эпоксидного клея и усиление конструкции тремя стальными прутками.The active cell of FIG. 1 absorbs optical radiation in very small quantities, as it has a short physical length (7102 nm, the transverse dimension of a single-mode fiber of 10,000 nm) and is made of dielectric, transparent materials. However, there is a phenomenon of divergence of the light flux in the body of an optically active cell and a polarizer, which leads to the main energy losses in the element. There is a problem of introducing a light flux into the ends of the core of the optical fibers, with which the optically active cell and the polarizer are connected. To successfully solve the problem of introducing optical power into the light guide part of the optical fiber with minimal losses at the stage of production of the tunable multilayer dielectric selective mirror, a method for curving the interface of the layers and a method for realizing the design of the tunable multilayer dielectric selective mirror in the fiber body or growing layers directly on one cleaved fiber are used. This is followed by precision docking with the core of the second fiber. Placing the structure in an immersion liquid with a low refractive index, which will perform functions similar to the functions of the sheath of a conventional optical fiber. This is followed by sealing, applying epoxy glue and reinforcing the structure with three steel bars.

В другом варианте исполнения устройства коммутация осуществляется на основе эффекта изменения показателя преломления оптически активной среды под действием интенсивного оптического излучения в перестраиваемом многослойном диэлектрическом селективном зеркале. Схема коммутации при перестройке многослойного диэлектрического селективного зеркала под действам управляющего излучения показана на ФИГ.7. Схема включения состоит из двух многослойных диэлектрических селективных зеркал (МДСЗ), одно из которых перестраиваемое (ПМДСЗ). Без внешнего воздействия ПМДСЗ отражает информативное оптическое излучение на частоте fИНФ, ФИГ.7. Под действием интенсивного излучения fУПР, ФИГ.8 ПМДСЗ перестраивается на пропускание информативного оптического излучения fИНФ. МДСЗ служит для отражения интенсивного излучения управления обратно в сторону активной ячейки ПМДСЗ и предотвращает прохождение интенсивного не информативного излучения на Выход 1. МДСЗ всегда прозрачно для информативного излучения. Видно, что по Выходу 1 в зависимости от управляющего излучения детектируется либо не детектируется информативный сигнал. Если не детектируется, то его можно обнаружить на Выходе 2 схемы ФИГ.7.In another embodiment of the device, the switching is based on the effect of changing the refractive index of the optically active medium under the influence of intense optical radiation in a tunable multilayer dielectric selective mirror. The switching circuit during the reconstruction of a multilayer dielectric selective mirror under the action of control radiation is shown in FIG. 7. The switching circuit consists of two multilayer dielectric selective mirrors (MDSZ), one of which is tunable (PMDS). Without external influences PMDZZ reflects informative optical radiation at a frequency f INF , FIG.7. Under the action of intense radiation f UPR , FIG.8 PMDSZ is tuned to transmit informative optical radiation f INF . MDSZ is used to reflect the intense control radiation back towards the active cell PMDSZ and prevents the passage of intense non-informative radiation to Output 1. MDSZ is always transparent to informative radiation. It can be seen that, according to Output 1, depending on the control radiation, an informative signal is detected or not detected. If not detected, then it can be detected at Output 2 of the circuit of FIG.7.

В конструктивных вариантах с целью расширения функциональных возможностей заявленное изобретение может быть выполнено в виде объемного оптоэлектронного модуля или объемного интегрального модуля, или монтажной платы, или печатной платы, или тканой платы, или коммутационной платы, или световодной ленты, или плоского световодного кабеля.In constructive embodiments, in order to expand the functionality of the claimed invention can be made in the form of a volumetric optoelectronic module or a volumetric integrated module, or a circuit board, or a printed circuit board, or a woven board, or a patch board, or a light guide tape, or a flat light guide cable.

Данное изобретение может быть выполнено в виде отдельного устройства, в виде интегральных оптоэлектронных модулей в волоконно-оптических телекоммуникационных системах и системах связи, а также в оптических компьютерных системах и вычислительных устройствах промышленного применения.This invention can be implemented as a separate device, in the form of integrated optoelectronic modules in fiber-optic telecommunication systems and communication systems, as well as in optical computer systems and computing devices for industrial use.

Claims (1)

Оптический коммутационный элемент, состоящий из входного и выходного оптического трансформатора и избирательной части на основе многослойного диэлектрического селективного зеркала, содержащего N диэлектрических слоев, выполненных из материалов с максимально отличающимися показателями преломления, допустимыми при заданной ширине полосы отражения, отличающийся тем, что на входе в коммутационный элемент реализовано устройство поляризации, при этом также реализовано устройство передачи внешнего воздействия: электроды, пластины и/или мембраны, расположенные по поверхности многослойного диэлектрического селективного зеркала, при этом также оптическая толщина любого слоя многослойного диэлектрического селективного зеркала - dn удовлетворяет одновременно:
dn=x•λот/4 и dn=y•λпр/4, либо только dnот/4,
где λот - средняя длина волны полосы отражения многослойного диэлектрического селективного зеркала;
λпр - средняя длина волны полосы пропускания многослойного диэлектрического селективного зеркала;
х, у - целые числа, такие, что х=у±1,
при этом также слои с большими оптическими толщинами выполнены из сегнетоэлектрического материала или другого оптически активного материала, обеспечивающего изменение показателя преломления на основе линейных или нелинейных оптических: акустооптических, термооптических, электрооптических, механооптических эффектов.
An optical switching element consisting of an input and output optical transformer and a selective part based on a multilayer dielectric selective mirror containing N dielectric layers made of materials with the most different refractive indices valid for a given reflection bandwidth, characterized in that at the input to the switching the element has a polarization device, while a device for transmitting external influence is also implemented: electrodes, plates and / or membranes located on the surface of a multilayer dielectric selective mirror, while also the optical thickness of any layer of a multilayer dielectric selective mirror - d n simultaneously satisfies:
d n = x • λ from / 4 and d n = y • λ pr / 4, or only d n = λ from / 4,
where λ from is the average wavelength of the reflection band of a multilayer dielectric selective mirror;
λ CR - the average wavelength of the passband of a multilayer dielectric selective mirror;
x, y are integers such that x = y ± 1,
Moreover, layers with large optical thicknesses are made of a ferroelectric material or other optically active material that provides a change in the refractive index based on linear or nonlinear optical: acousto-optical, thermo-optical, electro-optical, mechano-optical effects.
RU2011111260/28A 2011-03-24 2011-03-24 Optical switching element based on multilayer dielectric selective mirror RU2456648C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011111260/28A RU2456648C1 (en) 2011-03-24 2011-03-24 Optical switching element based on multilayer dielectric selective mirror

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011111260/28A RU2456648C1 (en) 2011-03-24 2011-03-24 Optical switching element based on multilayer dielectric selective mirror

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2456648C1 true RU2456648C1 (en) 2012-07-20

Family

ID=46847560

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011111260/28A RU2456648C1 (en) 2011-03-24 2011-03-24 Optical switching element based on multilayer dielectric selective mirror

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2456648C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU179015U1 (en) * 2017-08-07 2018-04-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Астраханский государственный технический университет", ФГБОУ ВО "АГТУ" PHOTON SWITCH CELL
RU186690U1 (en) * 2018-04-16 2019-01-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Астраханский государственный технический университет" ФГБОУ ВО "АГТУ" PHOTON COMMUTATION CELL BASED ON METAMATERIAL
RU205443U1 (en) * 2020-11-03 2021-07-14 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет ИТМО" (Университет ИТМО) Photonic quantum communication device

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2096815C1 (en) * 1994-09-02 1997-11-20 Ольга Викторовна Гончарова Optical switching-over element
RU2330313C1 (en) * 2007-01-10 2008-07-27 Военная академия связи Optical multilayer filter

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2096815C1 (en) * 1994-09-02 1997-11-20 Ольга Викторовна Гончарова Optical switching-over element
RU2330313C1 (en) * 2007-01-10 2008-07-27 Военная академия связи Optical multilayer filter

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU179015U1 (en) * 2017-08-07 2018-04-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Астраханский государственный технический университет", ФГБОУ ВО "АГТУ" PHOTON SWITCH CELL
RU186690U1 (en) * 2018-04-16 2019-01-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Астраханский государственный технический университет" ФГБОУ ВО "АГТУ" PHOTON COMMUTATION CELL BASED ON METAMATERIAL
RU205443U1 (en) * 2020-11-03 2021-07-14 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет ИТМО" (Университет ИТМО) Photonic quantum communication device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7515803B2 (en) Optical element, manufacturing method thereof, and optical device
JP4703627B2 (en) 1 × 2 polarization splitter and 1 × 2 polarization independent optical switch
CN101672987B (en) Optical isolator, optical add/drop multiplexer and optical combiner
JP2003172912A (en) Liquid crystal variable wavelength filter device and driving method therefor
KR100318041B1 (en) Grating element, light wavelength selection utilizing the same, and optical signal transmitting system
CN107407776B (en) High refractive index contrast photonic devices and applications thereof
Domash et al. Electronically switchable Bragg gratings for large-scale NXN fiber optic crossconnects
US6661942B1 (en) Multi-functional optical switch (optical wavelength division multiplexer/demultiplexer, add-drop multiplexer and inter-connect device) and its methods of manufacture
WO2004023174A2 (en) Photorefractive devices
RU2456648C1 (en) Optical switching element based on multilayer dielectric selective mirror
TW200422645A (en) Fiber-optic tunable filters and intensity modulators
Calo et al. Tunability of photonic band gap notch filters
CN103823276A (en) Liquid crystal optical switch based on one-dimensional photonic crystal structure
Wang et al. Tunable Optical Delay Line Based on SOI Contradirectional Couplers with Sidewall-Rnodulated Bragg Gratings
RU2410809C1 (en) Electric field controlled solid-state laser and method of shifting solid-state laser frequency
Runde et al. Integrated-optical add/drop multiplexer for DWDM in lithium niobate
Ghoumid et al. Multi-wavelength filtering wideband by cascade bragg reflectors in optical waveguides
RU2248022C2 (en) Optical element, method for controlling spectral characteristic of the latter, optical elements system and method for controlling this system
US6647167B1 (en) Solid state optical switch and router
Shyu et al. A novel tunable optical add/drop multiplexer with liquid crystal as the active layer
Sharma et al. $1\times 2$ Optical Switch Based on Nematic Liquid Crystal Core Waveguide
CN113204149A (en) Optical fiber integrated optical switch, manufacturing method and optical switching method
Gu et al. Fiber based devices for DWDM optical communication systems
Yin Application of photorefractive fiber and waveguide gratings to fast speed narrow band tunable filters
JPS60182424A (en) Optical control circuit

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150325