Uvod v vse optično stikalo
Vseoptično stikalo je glavni element v optičnem komunikacijskem omrežju. Kot ključ pri uresničevanju vseh optičnih omrežij ima nizko črpalno moč, visoko učinkovitost stikala, značilnosti hitrega odzivnega časa, zato se v zadnjih letih posvečajo toliko pozornosti.
Od poznih osemdesetih let do danes je veliko raziskovalnih skupin izvajalo poglobljene raziskave vseh vrst vseoptičnega stikala. Vseoptično stikalo je zelo pomembna tehnologija, lahko ga uporabimo na področju optičnih komunikacij, optičnih računalnikov, optične obdelave informacij in optične obdelave podatkov. Optično stikalo kot ključne sestavine nove generacije vseoptičnega omrežja, ki se večinoma uporablja za doseganje usmerjanja na ravni svetlobe, izbiranje valovne dolžine, optično multipleksiranje z dodatkom in optično navzkrižno povezavo ter samozdravljenje. Zato bo optično stikalo hitrosti odziva, uspešnost prekrivanja, izguba vstavka neposredno vplivala na kakovost optične komunikacije. Izvedba optičnih omrežij je odvisna od stikal za svetlobo, optičnega filtra, ojačevalnika nove generacije, naprav za multipleksiranje z gosto valovno dolžino in tehnološkega napredka.
Uporabe optičnih stikal v vseh optičnih omrežjih bi morale imeti poleg tega tudi hitro odzivnost, nizko izgubo vstavljanja, nizko kanalsko prečrtovanje in neobčutljivost polarizacije, imeti bi morali tudi integracijo in razširljivost ter nizke stroške, nizko porabo energije, dobro toplotno stabilnost in druge lastnosti. Vse-optično stikalo naj bi odražalo velik potencial v naslednjih aplikacijah.
(1) Računska hitrost računalnika je odvisna od povečane hitrosti stikalnih elementov in zmanjšanja velikosti čipov, pri čemer je prišlo do ozkega grla. Razvoj optičnega računalnika je možen izhod. Optični računalniki so lahko hitri fotonski komutacijski čip in čipi zunanje optične povezave. Skladno s tem je optično stikalo ključno za razvoj optičnih računalnikov.
(2) Komunikacija z optičnimi vlakni se postopoma nadomesti z elektronsko komunikacijo, da bi zadostila naraščajočemu povpraševanju po komunikacijski zmogljivosti. Delitev gostote valovne dolžine Večplastna tehnologija, prenos optičnih vlaken za prenos signala za dosego vse izmenjave optičnih signalov se prav tako zanaša na elektroniko, ki omejuje izboljšanje hitrosti optične komunikacije. Zato je vse-optična komunikacija ključ do vseh optičnih stikal.
(3) optični komunikacijski sistemi v daljinskem omrežju, metropolitansko omrežje, dostopno omrežje med optičnim stikalom, ki ga za dokončanje potrebuje optični križni vez; optično preklopno omrežje med uporabniki zanašajo na OADM. Optični multiplikator navzkrižne povezave in dodajanja sestoji iz sklopa optičnih stikal. Tako je optično stikalo osnova za vse optično preklapljanje.
Od sedemdesetih let prejšnjega stoletja je začel preučevati optično bistabilnost ima več kot 30-letno zgodovino. Vendar se tudi študija vseoptičnega preklopa spopada s številnimi praktičnimi težavami, predvsem zaradi treh razlogov.
(1) Vseoptično stikalo temelji na nelinearnem učinku tretjega reda. Želena optična moč stikala je previsoka, kar pogosto zavzame večjo jakost svetlobne jakosti več kot pet zaporedja. Kot elektronsko stikalo z majhno močjo ne more doseči nadzora svetlobe z majhno močjo.
(2) Zaradi močne vhodne svetlobe, ki jo povzroča močan toplotni učinek, zlasti pri dielektričnem absorpcijskem vrhu pri stikalni napravi z valovno dolžino, absorpcija toplote, tako da je naprava zelo nestabilna in težko doseže kaskadno delovanje naprave.
(3) Lasersko širjenje snopa v srednjih mikronih, gostota moči ni velika, vendar je omejena razdalja nelinearnega učinka, potrebna za proizvodnjo nelinearne moči, pretežka za stiskanje na prečno dimenzijo žarka.
Zato je zmanjšanje stikalne moči pomembna naloga študija vseoptičnega stikala. Če izpostavimo svetlobo skozi valovod vlakna ali ravninski integriran optični valovod, ki ima prečno dimenzijo valovne dolžine, lahko dosežemo večjo gostoto moči svetlobe in daljšo interakcijsko dolžino, kar močno izboljša učinkovitost ustvarjanja nelinearnih optičnih učinkov in lahko zniža optične učinke moč za dosego vseoptičnega stikala. Optično stikalo tipa valovodov postane glavni predmet preučevanja. Silicijevi valovodi (vključno z optičnimi vlakni) v absorpciji komunikacijskega pasu je majhen, vendar nelinearno prešibak, kopičenje razpoložljive obročne votline je nelinearno.