RU2771792C1

RU2771792C1 - Система передачи информации в реальном времени на базе полностью оптической спектрально-уплотненной бортовой сети

Info

Publication number: RU2771792C1
Application number: RU2021107683A
Authority: RU
Inventors: Владислав Викторович Косьянчук; Валерий Михайлович Новиков; Ирина Борисовна Мищенко; Александр Анатольевич Гончаров
Filing date: 2021-03-23
Publication date: 2022-05-12

Abstract

Изобретение относится к бортовым волоконно-оптическим системам передачи данных и может быть использовано для формирования волоконно-оптической системы с функцией реконфигурации на борту летательных аппаратов, морских кораблей, космических систем, а также любых наземных технологических объектов. Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей бортовой волоконно-оптической системы передачи данных за счет обеспечения функции гибкой настройки спектральной составляющей оптических модулей участников обмена данных в режиме реального времени. Технический результат обеспечивается за счет того, что в состав спектрального сетевого мультиплексора включена матрица соединенных между собой оптических адиабатических разветвителей, при этом в оптический демультиплексор, модуль OADM управляющего оптического сетевого контура и оптический мультиплексор контура обмена данными введена матрица термооптических переключателей, причем в оптические передатчики приемо-передающего оптического модуля и передающий оптический модуль в составе контуров бортовой оптической сети включена в состав линии обратной связи матрица термооптических переключателей для реализации функции его стабильной перенастройки на необходимую длину волны, при этом количество строк которой определяют количеством длин волн, используемых в составе контуров, а количество столбцов определяется количеством выходных портов в составе контуров. 7 ил.

Description

Изобретение относится к бортовым волоконно-оптическим системам передачи данных и может быть использовано для реализации ее компонентов для осуществления функции гибкой настройки оптических модулей, обеспечивающих выполнение информационного обмена, на работу с разной длинной волны. В частности, предлагаемое изобретение может быть использовано для формирования волоконно-оптической системы с функцией реконфигурации на борту летательных аппаратов, морских кораблей, космических систем, а также любых наземных технологических объектов.

Из уровня техники известна система передачи информации в реальном времени на базе полностью оптической спектрально-уплотненной бортовой сети реального времени (патент РФ №2694137, дата публикации 09.07.2019), которая содержит по меньшей мере два вычислительных модуля, в которых функционируют программные приложения, оптическую линию связи, оптический мультиплексор и оптический демультиплексор, спектральный сетевой оконечник, содержащий передающий и принимающий оптические модули.

Недостатком указанной системы является наличие только одного уровня обмена информации в сети, что приводит к уменьшению надежности информационного обмена между бортовыми системами. Так же к недостатку данной системы можно отнести, что в ней не раскрытые способы реализации компонентов системы, обеспечивающих перенастройки оптических модулей на работу с разными длинами оптических волн, для осуществления реконфигурации системы, при возникновении отказов.

Целью предлагаемого изобретения является создание волоконно-оптической системы, содержащей по меньшей мере два контура передачи данных, и создание компонентов, реализующих функцию перенастройки на требуемую длину волны спектральных составляющих в составе данной системы.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей бортовой волоконно-оптической системы передачи данных, за счет обеспечения функции гибкой настройки спектральной составляющей оптических модулей участников обмена данными в режиме реального времени.

Технический результат обеспечивается за счет того, что в составе оптической бортовой сети формируют два контура, управляющий оптический сетевой контур, организованный по топологии кольца, включающий в себя приемо-передающий оптический модуль, содержащий оптические передатчики, оптический разветвитель, оптический демультиплексор, модуль OADM и приемо-передающий контроллер, и сетевой контур обмена данными, организованный по топологии звезда, включающий спектральный сетевой мультиплексор, включающий в себя оптический усилитель, сетевой оптический мультиплексор, оптический разветвитель, спектральное сетевое оконечное устройство, содержащий передающее оптический модуль и принимающий оптический модуль, отличающийся тем, что с целью реализации функции реконфигурации в состав спектрального сетевого мультиплексора включена матрица соединенных между собой оптических адиабатических разветвителей, при этом оптический демультиплексор и модуль OADM управляющего оптического сетевого контура, и оптический мультиплексор контура обмена данными введена матрица термооптических переключателей, а в оптические передатчики приемо-передающего оптического модуля и передающий оптический модуль в составе контуров бортовой оптической сети включен в состав линии обратной связи матрицу термооптических переключателей для реализации функции его стабильной перенастройки на необходимую длину волны, при этом количество строк которой определяют количеством длин волн, используемых составе контуров, а количество столбцов определяется количеством выходных портов в составе контуров.

Для обеспечения работы системы оптической бортовой сети, для каждого из программных приложений (участников обмена данными) необходимо задать фиксированную длину волны, которая будет идентифицировать данное программное приложение (участника обмена данными) в световом пучке волновода. Стандартный способ заключается в том, что каждому программному приложению (или группе программных приложений задается фиксированная длина, которая не меняется в процессе работы. Однако данный способ не позволяет осуществлять реконфигурацию (настройку программного приложения обмена данными на другую длину волны) в случае возникновения отказов.

Формирование управляющего контура (по топология кольца) в составе оптической сети и контура обмена данными (по топологии звезды) позволяет повысить надежности при выполнении обмена информации между участниками, однако осуществление реконфигурации также остается невозможным.

Для формирования надежной оптической сети, позволяющей осуществлять реконфигурацию в реальном времени, необходимо осуществление перенастройки оптических компонентов (модулей), на различную длину волны. Для этого в состав оптических компонентов входящих в состав сетевых оконечных устройств контуров вводится множество термооптических переключателей представляет собой матрицу, а в состав спектрального сетевого мультиплексора вводится схема на основе оптических адиабатических разветвителей.

Техническая сущность предполагаемого изобретения поясняется графическими изображениями. На фиг. 1 структурная схема компонентов двухконтурной полностью оптической бортовой сети, на фиг. 2 принцип работы термооптического переключателя, на фиг. 3 структурная схема оптического модуля с функцией мультиплексирования/демультиплексирования, на фиг. 4 структурная схема OADM-модуля, на фиг. 5 структурная схема оптического лазера с возможностью перенастройки выходного оптического канала, на фиг. 6 структурная схема спектрального сетевого мультиплексора на матрице оптических разветвителей, на фиг. 7 структурная схема адиабатического разветвителя.

Изобретение содержит:

1) Бортовые системы, входящие в комплекс бортового оборудования (программные приложения);

2) Вычислительные модули бортовых систем (количество определяется структурой бортового комплекса), в рамках которого функционируют программные приложения, реализующие обмен данными;

3) Спектральные сетевые оконечные (ССО) устройства;

4) Спектральный сетевой мультиплексор, формирующий общий информационный оптический спектрально-уплотненный поток данных λ_O из множества отдельных частных информационный оптический спектрально-уплотненный потоков данных, сформированных каждой бортовой системой.

5) Управляющий контур, топология кольцо;

6) Контур обмена данными, топология звезда;

7) Управляющий электрод №1;

8) Управляющий электрод №2;

9) Оптическое волокно;

10) Оптическое волокно в составе ФИС;

11) Дифракционная волноводная решетка (ДВР);

12) Матрица термооптических переключателей;

13) Выходные порты приемо-передающего модуля с функцией мультиплексирования/демультиплексирования;

14) Входной электрический информационный канал;

15) Модулятор;

16) SOA полупроводниковая усилительная секция InP, собственно лазер;

17) Кольцевой резонатор;

18) Оптический разветвитель «1 на 2»;

19) Оптический WDM-демультиплексор;

20) Набор управляющих электрических каналов;

21) Оптический WDM-мультиплексор;

22) Матрица оптических адиабатических разветвителей.

Изобретение осуществляется следующим образом.

В оптической системе передачи информации формируют два параллельно работающих контура информационного обмена, реализованных в виде двух оптических сетевых топологиях (фиг. 1).

Первый контур - управляющий (5), построен по топологии кольца, обладающий суммарным количеством длин оптических волн λ^RNG _i, способных мультиплексироваться в единый канал λ^RNG=Uλ_k. Каждому из множеств бортовых систем (программные приложения которых являются участниками обмена данными) 1, реализующих функции мониторинга и управления бортовой сети, формирующих выходные и выходные данные, ставится в соответствие одна фиксированная длина волны λ^RNG _i, по которой данное программное приложение будет передавать информацию. Программное приложение любого вычислительного модуля 2 бортовой системы 1 (реализующих функции мониторинга и управления бортовой сети), готовое к передаче информации, осуществляет передачу сформированных сообщений в область памяти приемо-передающего контроллера ССО 3. Одновременно программное приложение, реализующее функцию мониторинга и управления бортовой сети принимает весь набор длин волн UXk проходящих в кольцевой сети через оптический разветвитель. На выходе оптического разветвителя образуется два равноценных канала в каждом из которых содержится λ^RNG=Uλ_k. При этом один канал поступает на демультиплексор, а второй канал с выхода оптического разветвителя поступает на модуль OADM, который вырезает из общего потока λ^RNG те длины волн, которые принадлежат ССО 3 конкретного вычислительного модуля 2 бортовой системы 1. В свою очередь соответствующее программное приложение вычислительного модуля 2 бортовой системы 1 вырабатывает данные для передачи их в общий поток λ^RNG, эти данные формируются в контроллере ССО 3 в собственные выходные данные и проходят через оптический передатчик приемо-передающего модуля и далее в модуле OADM, реализуется функция объединения (ADD) с общим потоком λ^RNG.

Второй контур - контур обмена данными (6), построен по топологии звезда обладающий суммарным количеством длин оптических волн λ_i, способных мультиплексироваться в единый канал λ^O=Uλ_n. Каждому из множеств бортовых систем 1, формирующих выходные данные ставится в соответствие одна фиксированная длина волны λi по которой данное программное приложение будет передавать информацию, и область памяти передающего контроллера ССО 3 для данного программного приложения. Каждый ССО 3 представляет собой спектральное сетевое оконечное устройство и обеспечивает доступ к системе передачи информации по принципу распределенной памяти и состоит из передающего оптического модуля, включающего в себя: передающий контроллер, оптические передатчики, оптический мультиплексор, а также из принимающего оптического модуля, включающего в себя: принимающий контроллер, оптический приемник, оптический демультиплексор, а также приемо-передающего оптического модуля.

Каждый ССО 3 по системной интерфейсной шине связан с вычислительным модулем 2. Каждый передающий контроллер осуществляет формирование пакета данных для передачи, кодирование пакета данных, передачу пакета данных в выходную область памяти. Передающий оптический модуль спектрального сетевого оконечника осуществляет разбивку сообщения на кадры, производит необходимую кодировку выходного сообщения и последовательно передает полученные кадры в контроллер передающего оптического модуля. Последовательный код с передающего контроллера передается на оптические передатчики, представляющие из себя оптические лазеры, формирующие оптический сигнал λ_i, и через них осуществляет циклическую передачу данных по соответствующему выходному оптическому λ_out каналу.

Данный оптический сигнал поступает на оптический мультиплексор, который включает λ_i в формируемый им частный спектрально-уплотненный оптический канал λ^C данной бортовой системы. Оптический канал λ^C с выхода оптического мультиплексора поступает на вход оптического усилителя спектрального сетевого мультиплексора, состоящего из оптических усилителей, сетевого оптического мультиплексора, оптического разветвителя (сплиттера). ССМ 4 из всех приходящих ему на вход частных оптических каналов формирует общий информационный оптический спектрально-уплотненный поток данных - λ^O. В составе λ^O данные канала λ_i поступают на все оптические демультиплексоры всех бортовых систем 1.

Для обеспечения возможности гибкой настройки (перенастройки) фиксированной длины волны λ_I, назначенной для бортовой системы, участника обмена данными (1), в состав оптического демультиплексора и модуля OADM управляющего оптического сетевого контура, и оптического мультиплексора контура обмена данными вводят матрицу термооптических переключателей, а в оптические лазеры, матрица термооптических переключателей вводится в состав линии обратной связи для реализации функции его стабилизации в процессе перенастройки на необходимую длину волны.

Оптический мультиплексора/демультиплексор в составе контуров оптической сети построенный на базе фотонных интегральных схем (ФИС) с матрицей термооптических переключателей работает следующим образом.

ФИС мультиплексора/демультиплексора (фиг. 3) имеет входной (P_inl(0)) и выходные (P_outl(n)) оптические порты для приема и передачи оптического информационного сигнала λ_(1…n). Входной порт оптического приемо-передающего модуля с функцией мультиплексирования/демультиплексирования должен быть состыкован с хорошим качеством с оптическим волокном или с выходным портом другого интегрального устройства для достижения максимальной передачи энергии светового луча между оптическими устройствами.

На входной порт ФИС (P_inl(0)) с помощью оптического волокна (9) поступает информационный сигнал λ_(1…n), который представляет собой единичную длину волны или набор длин волн оптического излучения в рассматриваемом диапазоне. Оптическое волокно (9) состыковано с оптическим волноводом (10) на ФИС. ФИС состоит из набора фотонных компонентов, которые в свою очередь имеют входной и выходной порт для распространения оптического луча. Информационный сигнал распространяется от одного устройства к другому, от выходного порта более раннего устройства к входному порту последующего устройства по оптическим волноводам (10). Первый компонент, на который попадает информационный оптический сигнал после входного порта ФИС, это дифракционная волноводная решетка (ДВР) (11). В качестве примера данная ДВР представляет собой высокоэффективное устройство волнового уплотнения, и выполняет функции демультиплексирования, то есть позволяет разделить групповой сигнал, передаваемый по одному волноводу, на заданное число волноводов со спектральными составляющими. Каждый выходной порт ДВР (11) передает информационный оптический сигнал с фиксированной длиной волны оптического излучения (λ₁, λ₂… λ_n) на один из входных портов матрицы термооптических переключателей (12). Множество термооптических переключателей представляет собой матрицу (12), количество строк которой определяется количеством выходных портов ДВР (11), а количество столбцов определяется количеством выходных портов приемо-передающего модуля с функцией мультиплексирования/демультиплексирования ДВР (13).

Матрица термооптических переключателей управляется резистивным нагревом. Прикладывая напряжение к управляющим электродам (8) и (7), можно изменять показатели преломления волновода, изменяя коэффициент направленности ответвителя. На фиг. 2а представлен принцип работы термооптического переключателя входящего в состав матрицы (12), когда ток на резистивный нагреватель не подается. В этом случае направления прохождения оптических сигналов - параллельны. Оптический сигнал, приходящий на входной порт термооптического переключателя (12а) будет зафиксирован на выходном порту термооптического переключателя (12с). Оптический сигнал, приходящий на входной порт термооптического переключателя (12b) будет зафиксирован на выходном порту термооптического переключателя (12d). На рис. 2б представлен принцип работы термооптического переключателя входящего в состав матрицы (12), когда ток проходит через резистивный нагреватель. При увеличении температуры изменяются оптические параметры волноводов в переключателе и направления прохождения оптических сигналов становятся перекрестными, при этом их смешивание не происходит. Оптический сигнал, приходящий на входной порт термооптического переключателя (12е) будет зафиксирован на выходном порту термооптического переключателя (12h). Оптический сигнал, приходящий на входной порт термооптического переключателя (12f) будет зафиксирован на выходном порту термооптического переключателя (12g). Управляя током и температурой на резистивном элементе, мы можем изменять путь прохождения оптического излучения через представленный компонент - «переключать» канал.

В случае если на переключатель подается ток (контакты 7, 8), то устанавливается перекрестное направление и сигнал попадает на входной порт дифракционной волноводной решетки (ДВР) (11). Данная ДВР выполняет функции мультиплексирования, то есть позволяет объединить отдельные спектральные составляющие в групповой сигнал с одним волноводом. Каждый входной порт ДВР (11) принимает информационный сигнал с фиксированной длиной волны оптического излучения в заданном спектральном диапазоне и частотной сеткой.

Главной особенностью работы представленной ФИС является возможность выполнять функции демультиплексирования с перенастраиваемыми спектральными составляющими на выходных портах. С помощью матрицы термооптических переключателей (12) мы можем фильтровать необходимую спектральную составляющую и передавать ее на один из выходных портов ФИС. То есть на входной порт ФИС поступает набор длин волн оптического излучения в рассматриваемом диапазоне, который представляет собой объединенный информационный сигнал, а на одном из выходных портов можно выбрать и вывести из заданного спектра отдельную длину волны.

В оптических элементах широко используется принцип обратного включения, когда выходные порты становятся входными портами, а входные порты наоборот выходами схемы. Реализуя данный принцип, модуль можно использовать не только для выполнения функции демультиплексирования, но и мультиплексирования. При передаче меняется только направление прохождения оптического сигнала.

Оптический приемо-передающий модуль с функцией ввода/вывода является одним из ключевых устройств оптических сетей, называемый как OADM-модуль (Optical Add Drop Multiplexor). Устройство предназначено для обеспечения бесперебойной работы высокоскоростных сетей с возможностью вывода и ввода сигнала оптической линии на заданной длине волны. Функционально с помощью данного модуля можно «вырезать» из общего информационного оптического канала необходимое количество длин волн оптического излучения, пропуская остальные далее в канал, а также ввод тех же самых длин волн и дальнейшее их прохождение в общем информационном оптическом канале.

Приемо-передающий модуль с функцией ввода/вывода представляет собой ФИС (фиг. 4) и имеет входные (P_in3) и выходные (P_out3) оптические порты для приема и передачи информационного сигнала. Входные и выходные порты ФИС должны быть состыкованы с оптическими волокнами или с выходными/входными портами другого интегрального устройства с минимальными потерями качества соединения. Состыковка хорошего качества необходима для достижения максимальной передачи энергии светового луча между оптическими устройствами.

На входной порт ФИС по оптическому волокну (9) поступает оптический информационный сигнал и представляет собой в общем случае набор длин волн оптического излучения λ_(1…n), которые удовлетворяют рабочему спектральному диапазону и заданной частотной сетке устройства. Оптическое волокно (9) состыковано с оптическим волноводом на ФИС (10). ФИС состоит из набора фотонных компонентов, которые в свою очередь имеют входной и выходной порт для распространения оптического луча. Информационный сигнал распространяется от одного компонента к другому, от выходного порта более раннего компонента к входному порту последующего компонента по оптическим волноводам (10).

Первый фотонный компонент, принимающий информационный сигнал с входного порта ФИС (P_in3), выполняет функции демультиплексирования (11). Компонент с функцией демультиплексирования позволяет групповой мультиплексированный сигнал λ_(1…n), передаваемый по волноводу на один входной порт, разделить на заданное число выходных портов (1…n) с фиксированными спектральными составляющими (λ₁, λ₂… λ_n), которые удовлетворяют рабочему спектральному диапазону и заданной частотной сетке ФИС. Рассматриваемый демультиплексор (4) можно реализовать на ФИС с помощью ДВР, как описывалось выше.

Групповой мультиплексированный сигнал λ_(1…n) поступает на входной порт ФИС (P_in3(0)) и передается с помощью волновода (10) на входной порт демультиплексора (11₀). Каждый выходной порт демультиплексирующего компонента (11₀) передает информационный сигнал, представляет собой множество отдельных фиксированных длин волн излучения (λ₁, λ₂ … λ_n), каждая из которых передается по отдельному волноводу, на входные порты термооптических переключателей (12₁₁, 12₂₁, … 12_ml). Множество термооптических переключателей представляют собой матрицу, принцип действия которой описан выше.

В случае параллельного прохождения длин волн излучения по волноводам в термооптической матрице, группа информационных сигналов поступает на входные порты компонента (13₀), выполняющего функции мультиплексирования (объединения). С выходного порта компонента (13₀) групповой мультиплексированный сигнал λ_(1…n) передается на выходной порт ФИС (P_out3(0)) и поступает на выходное оптическое волокно (9), состыкованное с оптическим волноводом на ФИС.

В случае подачи напряжения на электроды (7) и (8) одного из переключателя матрицы, возникает перекрестное прохождение оптических сигналов через него. Информационный сигнал, представляющий собой одну длину волны излучения (λ₁, Х₂…X_n), «вырезается» из общего потока и выводится с выходного порта «включенного» термооптического переключателя, после чего поступает на входной порт одного из компонентов (13₁), (13₂) … (13_i), выполняющие функции мультиплексирования (объединения). С выходного порта одного из компонентов (13₁), (13₂) … (13_i) оптический сигнал передается на один из выходных портов ФИС (P_out3(1), P_out3(2), … P_out3(n)).

«Вырезая» информационный сигнал с одной длиной волны из общего потока, появляется возможность его заменить и добавить другой информационный сигнал с этой же длиной волны излучения. Это можно осуществить, подав на один из входных портов ФИС (P_in3(1), P_in3(2), … P_in3(n)) необходимую длину волны (λ₁, λ₂ … λ_n). Далее сигнал поступает на входной порт одного из компонентов (11₁), (11₂) … (11_i), с функцией демультиплексирования, после которого попадает с помощью термооптической матрицы в общий оптический мультиплексированный информационный сигнал.

От количества входных (P_in3(1), P_in3(2), … P_in3(n)) и выходных (P_out3(1), P_out3(2), … P_out3(n)) портов ФИС зависит, сколько единичных сигналов можно «вырезать» и добавлять в общий информационный поток.

На фиг. 6 представлен сетевой спектральный мультиплексор (ССМ), который формирует общий информационный оптический спектрально-уплотненный поток данных из множества отдельных частных информационных оптических спектрально-уплотненных потоков данных. Данный модуль является одним из ключевых устройств в оптических сетях, и реализация его на платформе ФИС обеспечит новые возможности для расширения сеть так, чтобы беспрепятственно обеспечивать связью новых пользователей.

В указанной работе в состав ССМ входят устройства MUX/DMUX, которые можно реализовать на ФИС с помощью ДВР, кольцевых резонаторов или другого архитектурного решения. Но важно отметить, что использование данных компонентов будет ограничивать устройство в функциональности из-за привязки входных и выходных каналов к определенным длинам волн излучения. Поэтому возникает потребность унифицировать устройство и обеспечить возможность подключения к входному каналу любой длины волны, в частности это необходимо при работе с перенастраиваемыми источниками излучения.

Особенностью предлагаемого устройства ССМ является то, что из приходящих частных информационных оптических сигналов на входные порты частных оптических каналов, не привязанных к длине волны излучения, формируется общий информационный оптический спектрально-уплотненный поток данных, который ответвляется на каждый выходной порт.

Устройство ССМ фиг. 6. представлено в виде ФИС с входными (Pin4) и выходными (Pout4) оптическими портами, необходимыми для приема и передачи информационного сигнала. На входные порты ФИС поступает оптический информационный сигнал с помощью оптического волокна (9). Входные и выходные порты ФИС состыкованы с оптическими волокнами (9) с минимальными потерями качества соединения (возможна стыковка с выходными/входными портами другого интегрального устройства). Частный оптический информационный сигнал от оптических волокон (9) частных каналов передается на состыкованные оптические волноводы (10), по которым сигнал распространяется внутри ФИС.

ФИС состоит из набора фотонных компонентов, которые в свою очередь имеют входной и выходной порт для распространения оптического луча. Информационный сигнал распространяется от одного компонента к другому, от выходного порта более раннего компонента к входному порту последующего компонента по оптическим волноводам (10).

ССМ на базе ФИС представляет собой матрицу соединенных между собой оптических адиабатических разветвителей 2×2 (22) как представлено на фиг. 7, и отличается от стандартного оптического разветвителя 1×2 наличием еще одного входа.

На входные порты (22а) и (22b) оптического адиабатического разветвителя (фиг. 7) поступают разные оптические информационные сигналы, которые внутри компонента передаются через боковые поверхности волноводов (взаимопроникновение оптических сигналов) и на выходные порты (22с) и (22d) поступает объединенный сигнал. Два входа эквивалентны, т.е. сигнал, поданный на входные порты, объединяется и появляется на двух выходных портах с интенсивностью в 2 раза меньше. Такая конструкция позволяет микшировать входные сигналы. Количество входных и выходных портов можно увеличивать/уменьшать варьируя количеством разветвителей на ФИС. На каждый выходной порт ФИС ССМ передается сформированный общий информационный оптический спектрально-уплотненный поток данных.

Преимущество проработки структурной схемы ССМ на матрице разветвителей 2×2 перед структурой на двух оптических разветвителях - общие потери меньше в 2 раза. Но все же потери присутствуют и с увеличением входных/выходных портов они возрастают, поэтому применение усилителей является необходимым.

Принцип работы лазеров с возможностью перенастройки выходного оптического канала на заданную длину волны в заданном диапазоне осуществляется следующим образом (фиг. 5).

По входному электрическому информационному каналу (14) поступает цифровой код данных подлежащих передаче в оптическую сеть на вход модулятора (15). Оптический лазер (16) под воздействием входного сигнала с Р_вх вырабатывает оптический сигнал, поступающий на кольцевой резонатор (17). Радиус кольца подбирается так, чтобы он задавал сетку частот, отстоящих друг от друга на 50 Ггц и покрывал (например) диапазон в 96 каналов. Величина этого радиуса около 250 мкм и зависит от ширины и высоты кремниевого волновода. В нашем случае ширина волновода 2 мкм. Радиус подбирается так, чтобы кольцевой резонатор работал в одномодовом режиме, т.е. радиус был бы равен 242.81 мкм. Одновременное выполнение этих двух требований возможно, если ввести в кольцевой резонатор прямолинейные участки. Качество такого резонатора достаточно высокое из-за низких потерь около 0.1 дБ/см, что обеспечивает резкий резонансный пик и устойчивую генерацию сетки частот. С выхода резонансного кольца (17) оптический сигнал поступает на оптический разветвитель (18). Один выход разветвителя поступает на схему обратной связи, включающей в себя оптический WDM-демультиплексор (19), разделяющий широкополосный оптический сигнал на n-количество отдельных выходных λ-каналов, которые в свою очередь поступают на набор термооптических переключателей (12). С помощью набора управляющих электрических каналов открывается один из переключателей. С выходов набор термооптических переключателей сигналы поступают на вход оптического WDM-мультиплексора (12), который производит формирование оптического сигнала обратной связи Рос, посредством которого корректируется работа лазера (16) и на его выходе формируется оптический сигнал заданной длинны волны λ(k∈(1…n)).

На выходе разветвителя (18) мы получаем выходной оптический сигнал P_out с информационным оптическим каналом на длине волны λ(k∈(1…n)).

Описанный выше режим работы оптического лазера с возможностью перенастройки выходного оптического канала на заданную длину волны в заданном диапазоне предназначен для выделения одной фиксированной длины волны λ_k выходного канала. Для реализации режима реконфигурации информационных каналов в одном спектрально уплотненном оптическом волокне, в отличие от предыдущего, разрешающий уровень подается не на один канал управляющих электрических каналов (например 20_k), но и на второй канал управляющих электрических каналов (например 20_h). Таким образом, на входы объединяющего оптического WDM-мультиплексора (21) поступит два оптических сигнала с одной и той же информационной составляющей, но работающих на разных длинах волн - λ (k∈(1…n)) и λ(h∈(1…n)). Такой режим позволит выполнить двойное, тройное и т.д. резервирования в рамках одного оптического волокна.

Таким образом, совокупность признаков указанных в представленном изобретении, а именно применение двух контуров в составе оптоволоконной сети передачи данных и также включение в состав ее компонентов, реализованных в виде фотонных интегральных схем, с включением в последние матрицы термооптических переключателей и адиабатических разветвителей, обеспечивает реализацию функции гибкой настройки спектральной составляющей оптических модулей участников обмена данных в режиме реального времени, что необходимо в случае возникновения отказов, для реконфигурации комплекса бортового оборудования посредством перенастройки рабочих длин волн оптоволоконной сети передачи данных в целях обеспечения бесперебойной работы.

Таким образом, предложенное изобретение может найти широкое применение в различных областях использующих современные оптоволоконные сети обмена данными.

Claims

Система передачи информации в реальном времени на базе полностью оптической спектрально-уплотненной бортовой сети, содержащая управляющий оптический сетевой контур, организованный по топологии кольца, включающий в себя приемо-передающий оптический модуль, содержащий оптические передатчики, оптический разветвитель, оптический демультиплексор, модуль OADM и приемо-передающий контроллер, и сетевой контур обмена данными, организованный по топологии звезда, включающий спектральный сетевой мультиплексор, включающий в себя оптический усилитель, сетевой оптический мультиплексор, оптический разветвитель, спектральное сетевое оконечное устройство, содержащий передающий оптический модуль и принимающий оптический модуль, отличающаяся тем, что в состав спектрального сетевого мультиплексора включена матрица соединенных между собой оптических адиабатических разветвителей, при этом в оптический демультиплексор, модуль OADM управляющего оптического сетевого контура и оптический мультиплексор контура обмена данными введена матрица термооптических переключателей, а в оптические передатчики приемо-передающего оптического модуля и передающий оптический модуль в составе контуров бортовой оптической сети включена в состав линии обратной связи матрица термооптических переключателей для реализации функции его стабильной перенастройки на необходимую длину волны, при этом количество строк которой определяют количеством длин волн, используемых в составе контуров, а количество столбцов определяется количеством выходных портов в составе контуров.