мультиплексирования/демультиплексирования
позволяет не только решать задачи оконечных устройств волоконной связи на
дальние расстояния (материк - материк, город - город), но и перейти к решению
задач внутригородской связи, вплоть
до связи типа дом - дом. Кроме того, достоинством ВСМ/Д является возможность
их реализации с помощью известных, хорошо разработанных технологических
методов микроэлектроники и интегральной оптики, дающих возможность на одном
кристалле объединить оптические и электронные схемы, а также обеспечить
соединение с ВС. При этом научная и технологическая база для коммерческого
использования ВСМ/Д в основном подготовлена.
В основе
ВСМ/Д лежит известный объемный анализатор спектра типа эшелона Майкельсона,
представляющий собой фазовую решетку со сравнительно небольшим числом
интерферирующих лучей и большой постоянной разностью фаз между соседними
лучами. Его волноводное воплощение получило ряд названий (ВСМ/Д, волноводный
спектральный анализатор (ВСА), спектральный мультиплексор на основе матрицы
сфазированных волноводов (фазар) и др.). По сути, все названия относятся к
одному и тому же устройству.
рис.2.1
Основные характеристики ВСМ/Д и ВСА в связи с принципом
обратимости хода лучей, практически одинаковы, а вывод формул можно провести по
аналогии с выводом для объемного эшелона Майкельсона, с учетом тою, что лучи
света распространяются по планарным (канальным) волноводам или волоконным
световодам. На рис.2.1 приведены схемы диспергирующих систем ВСА прозрачного
типа (а), ВСМ/Д на основе канальных волноводов (б) и ВСА на основе волоконных
световодов (в). Формулы, определяющие основные характеристики ВСМ/Д и ВСА,
выполненных из одномодовых волноводов, имеют вид (рис. 2.1.а):
Dj=h/gx0lb, Â=Nh/lb Dl=l2/hb
Dj=l/gx0, dl=l2/Nhb, dj=l/Ngx0
b=dg-l(dDg/dl)
Dg=g1-g2, К=Dgh/l, (1.2)
где Dj - угловая дисперсия; Â - разрешающая способность; Dl - спектральная область
дисперсии; Dj -
угловой интервал между соседними порядками спектра; dl и dj - минимальный интервал и минимальный
угол между двумя разрешенными по Рэлею линиями; b - дисперсионный множитель; h - постоянная разность длины пути между соседними ступенями (волноводами); x0 - ширина ступеней (каналов); g1 и g2- эффективные показатели преломления
ступенчатой структуры и несущего волновода; l - длина волны в вакууме; N - число
интерферирующих лучей (каналов); К -порядок спектра. Для волноводных мультиплексоров на основе канальных
волноводов и волоконных световодов (рис. 2.1.б и 2.1.в) разность Dg в приведенных формулах должна быть заменена на
значение эффективного показателя преломления соответствующих волноводов. При
этом для ВСА отражательного типа необходимо учесть удвоение оптического пути в
диспергирующей структуре, т. е. Dg должна быть заменена на 2g. Во всех перечисленных случаях
дисперсионный множитель оказывается более сложным, чем для объемного эшелона
Майкельсона, ввиду волноводного распространения излучения. Для ВСА (рис.2.1.а)
он может быть представлен в виде: