Giới thiệu công tắc toàn quang
Công tắc toàn quang là thành phần chính trong mạng truyền thông quang. Là chìa khóa để nhận ra tất cả các mạng quang, nó có công suất bơm thấp, hiệu suất chuyển mạch cao, đặc tính thời gian đáp ứng nhanh, rất nhiều sự chú ý trong những năm gần đây đã được trả tiền.
Từ cuối những năm 1980 đến nay, nhiều nhóm nghiên cứu đã tiến hành nghiên cứu chuyên sâu về tất cả các loại công tắc quang học. Công tắc toàn quang là một công nghệ rất quan trọng, nó có thể được áp dụng cho lĩnh vực truyền thông quang, máy tính quang, xử lý thông tin quang và xử lý dữ liệu quang. Công tắc quang là thành phần chính của thế hệ mạng quang hoàn toàn mới, chủ yếu được sử dụng để đạt được định tuyến mức ánh sáng, lựa chọn bước sóng, ghép kênh bổ sung quang và kết nối chéo quang và bảo vệ tự phục hồi. Do đó, công tắc quang tốc độ đáp ứng, nhiễu xuyên âm, hiệu suất mất chèn sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng truyền thông quang. Việc thực hiện mạng quang phụ thuộc vào các công tắc đèn, bộ lọc quang, bộ khuếch đại thế hệ mới, các thiết bị công nghệ ghép kênh phân chia bước sóng dày đặc và tiến bộ công nghệ.
Ngoài ra, các ứng dụng chuyển mạch quang trong tất cả các mạng quang phải có tốc độ phản hồi nhanh, tổn thất chèn thấp, nhiễu xuyên âm kênh thấp và không phân cực, cũng cần tích hợp và khả năng mở rộng và chi phí thấp, công suất thấp, ổn định nhiệt tốt và các đặc tính khác. Công tắc toàn quang được dự kiến sẽ phản ánh tiềm năng to lớn của nó trong các ứng dụng sau.
(1) Tốc độ tính toán của máy tính phụ thuộc vào tốc độ tăng của các phần tử chuyển mạch và giảm kích thước chip, trong đó liên quan đã gặp phải một nút cổ chai. Sự phát triển của máy tính quang học là một lối thoát khả thi. Máy tính quang học có thể là chip chuyển đổi quang tử nhanh và chip kết nối quang học bên ngoài cấu thành. Theo đó, công tắc quang là chìa khóa cho sự phát triển của máy tính quang.
(2) Truyền thông điện tử đang dần thay thế thông tin sợi quang để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về năng lực truyền thông. Công nghệ ghép kênh phân chia bước sóng dày đặc, truyền tín hiệu sợi quang để đạt được tất cả trao đổi tín hiệu quang cũng dựa vào thiết bị điện tử, hạn chế cải thiện tốc độ truyền thông quang. Do đó, truyền thông toàn quang là chìa khóa để chuyển đổi toàn quang.
(3) Hệ thống thông tin sợi quang trong mạng lưới đường dài, mạng khu vực đô thị, mạng truy cập giữa các công tắc quang được yêu cầu bởi các kết nối chéo quang học để hoàn thành; mạng chuyển mạch quang giữa người dùng dựa trên OADM. Bộ ghép kênh quang kết nối và thêm thả được cấu thành bởi một mảng công tắc quang Do đó, công tắc quang là cơ sở cho chuyển mạch toàn quang.
Từ những năm 1970 bắt đầu nghiên cứu tính bền bỉ quang học đã có hơn 30 năm lịch sử. Tuy nhiên, nghiên cứu về chuyển mạch toàn quang cũng phải đối mặt với nhiều vấn đề thực tế, chủ yếu là do ba lý do.
(1) Công tắc toàn quang dựa trên hiệu ứng phi tuyến bậc ba. Công suất quang mong muốn của công tắc quá cao, thường mất nhiều hơn cường độ ánh sáng của đèn tín hiệu hơn năm bậc độ lớn. Không giống như công tắc điện tử công suất thấp, nó không thể điều khiển ánh sáng công suất thấp.
(2) Do ánh sáng đầu vào mạnh gây ra bởi hiệu ứng nhiệt mạnh, đặc biệt là ở đỉnh hấp thụ điện môi ở thiết bị chuyển đổi bước sóng, sự hấp thụ nhiệt do đó thiết bị rất không ổn định và khó đạt được hoạt động xếp tầng của thiết bị.
(3) Sự lan truyền chùm tia laser trong micron trung bình, mật độ công suất không cao, nhưng hiệu ứng phi tuyến giới hạn khoảng cách cần thiết để tạo ra công suất phi tuyến là quá khó để nén theo chiều ngang của chùm tia.
Do đó, giảm công suất chuyển mạch là nghiên cứu về công tắc toàn quang là một nhiệm vụ quan trọng. Đưa ánh sáng qua ống dẫn sóng sợi quang hoặc ống dẫn sóng quang tích hợp phẳng có thứ tự bước sóng có kích thước ngang, có thể đạt được mật độ năng lượng ánh sáng cao hơn và độ dài tương tác dài hơn, do đó cải thiện đáng kể hiệu quả tạo ra hiệu ứng quang phi tuyến và có thể làm giảm quang học sức mạnh để đạt được tất cả các chuyển đổi quang học. Công tắc quang loại ống dẫn sóng trở thành đối tượng nghiên cứu chính. Các ống dẫn sóng silicon (bao gồm cả sợi quang) trong sự hấp thụ băng thông nhỏ, nhưng phi tuyến tính quá yếu, sự tích tụ của phi tuyến khoang có sẵn.
