Устройство доступа к сетям передачи данных

Устройство доступа к сетям передачи данных

Реферат

Изобретение относится к области оптической связи и предназначено для использования в сетях передачи пакетов данных.

Известны системы абонентского доступа к сетям передачи пакетов данных на основе волоконно-оптических систем связи (патент на изобретение RU 2127489 от 26.05.1998). Эти системы содержат устройство выделения пакетов данных из сети, источники оптического излучения, приемники оптического излучения и волоконно-оптические кабели, соединяющие соответствующие источники и приемники оптического излучения со стороны пункта доступа и со стороны абонента. Основным недостатком подобных систем является высокая стоимость инсталляции и эксплуатации волоконно-оптических линий связи, недоступная рядовым абонентам.

Наиболее близким по технической сути к предложенному техническому решению является устройство доступа к сетям передачи данных, содержащее блок выделения из сети пакетов данных с адресами, соответствующими адресам абонентов, источник узкополосного оптического излучения и оптический адресуемый дефлектор (патент RU 2197783 от 15.03.2001).

В прототипе предложена система оптического безволоконного доступа к сетям передачи данных, при этом в качестве адресуемого дефлектора предполагается использовать динамическую голограмму, являющуюся для каждого зарегистрированного адреса абонента оптическим сопряжением излучаемого источником пучка электромагнитного излучения и входного окна приемника абонента с этим адресом.

Основным недостатком известного технического решения является технологическая сложность реализации динамических голограмм с заданными характеристиками, недоступная на настоящем уровне развития микроэлектроники.

Задачей изобретения является обеспечение возможности практической реализации устройства оптического безволоконного доступа к сетям передачи данных.

Технический результат заключается в обеспечении доступа к сети передачи данных путем выделения из сети и адресного направления пучком оптического излучения пакетов данных, предназначенных абонентам.

Для решения поставленной задачи с достижением технического результата, заявленное устройство доступа к сетям передачи данных, содержит блок выделения из сети пакетов данных с адресами, соответствующими адресам абонентов, вход которого является входом устройства, расположенные параллельно друг другу на одной оптической оси и перпендикулярно ей источник узкополосного оптического излучения и оптический адресуемый дефлектор, отличающееся тем, что устройство дополнительно снабжено блоком управления управляющими электродами и поляризатором, расположенным на одной оптической оси и перпендикулярно ей, причем поляризатор установлен между источником излучения и оптическим адресуемым дефлектором, оптический адресуемые дефлектор выполнен в виде слоя одноосного электрооптического кристалла класса 3m толщиной не более 2 λ, где λ - длина волны источника оптического излучения, с нанесенными на кристалл прозрачными электродами, причем электрод с удаленной от источника узкополосного оптического излучения стороны кристалла выполнен сплошным по поверхности кристалла и поверх него нанесен слой поляризатора, ориентированного ортогонально поляризатору, а с другой стороны кристалла нанесена подсоединенная к блоку управления управляющими электродами двумерная матрица независимо управляемых электродов квадратной формы с размером стороны не более ¹/₄ λ, вход блока управления управляющими электродами соединен с выходом блока выделения из сети пакетов данных с адресами.

Суть заявляемого изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 схематически изображены: подсоединенный к сети передачи данных блок выделения из сети пакетов данных с адресами, соответствующими адресам абонентов 1, источник узкополосного оптического излучения 2, поляризатор 3, оптический адресуемый дефлектор 4 и блок управления управляющими электродами 5. На фиг.1 также укрупненно изображен разрез оптического адресуемого дефлектора 4, на котором показаны слой одноосного электрооптического кристалла 6, сплошной электрод 7, слой поляризатора 8 и двумерная матрица управляемых электродов 9.

Устройство работает следующим образом. Блок выделения из сети пакетов данных с адресами 1, соответствующими адресам абонентов, извлекает из сети передачи пакетов данных (на фиг.1 не показана) пакеты, адресованные абонентам данного узла доступа, обслуживаемого этим устройством доступа к сети. Импульсы, содержащие информацию об адресе пакетов информации, а также собственно пакеты данных, используемых в конкретный отрезок времени для модуляции пучка, передают посредством блока управления управляющими электродами 5 на оптический адресуемый дефлектор 4. При помощи оптически адресуемого дефлектора 4, за счет преобразования в блоке управления управляющими электродами 5 адресной информации в распределение напряжений на управляющих электродах, изменяют направление распространения пучка электромагнитного излучения от источника узкополосного оптического излучения 2, ортогонально поляризованного после прохождения поляризатора 3, направляя его на время передачи пакетов, адресованных конкретному абоненту, на его приемное устройство (на чертеже не показаны). Тот же оптически адресуемый дефлектор 4, посредством непосредственной модуляции ранее сформированного в блоке управления управляющими электродами 5 распределения управляющих напряжений модулирует по интенсивности направляемое абоненту оптическое излучение пакетами данных, перерывая соответствующим образом направление пучка абоненту.

Поясним подробнее, как работает оптический адресуемый дефлектор 4. Линейно поляризованное оптическое излучение (узкополосное, с максимумом оптической мощности на длине волны λ) направляется сквозь двумерную матрицу прозрачных управляющих электродов 9 на поверхность слоя электрооптического кристалла 6. Плоскость кристалла в простейшем случае соответствует перпендикулярному сечению оптической оси кристалла (т.е. ортогонально т.н. z-срезу электрооптического кристалла). Соответственно, слой кристалла при приложении к управляющим электродам 9 напряжения (предполагаем для простоты, что сплошной электрод «заземлен») работает как продольный электрооптический модулятор. При ориентации слоя поляризатора 8 в плоскости, перпендикулярно поляризации падающего оптического излучения, при отсутствии напряжения на управляющих электродах 7, оптическое излучение не проходит сквозь оптический управляемый дефлектор 4. При подаче напряжения на управляющие электроды 9, вследствие электрооптического эффекта, по мере прохождения сквозь слой одноосного электрооптического кристалла класса 3m, между задействованными управляющими электродами 9 и «заземленным» электродом 7 происходит поворот плоскости поляризации оптического излучения. Угол поворота плоскости поляризации достигает значения 90 градусов при так называемом полуволновом напряжении (что, в частности, составляет около 0,9 кВ для пластин из танталата лития).

Таким образом, при подаче любого отличающегося от нуля напряжения на различные управляющие электроды 9, после прохождения слоя электрооптического кристалла 6, сплошного прозрачного электрода 7 и слоя поляризатора 8, оптическое излучение оказывается пространственно модулированным, аналогично прохождению амплитудной дифракционной решетки. Эффективная дифракционная решетка на выходе слоя поляризатора 8 образована за счет поворота плоскости поляризации излучения между задействованными управляющими электродами 9, и электродом 7. При подаче полу волнового напряжения будет обеспечен максимальный контраст решетки, поскольку оптическое излучение будет максимально пропущено слоем поляризатора 8 в областях, соответствующих прохождению излучения сквозь задействованные управляющие электроды 9, на которые будет подано это напряжение.

Выбирая те или иные независимые управляющие электроды 9, можно изменять пространственную частоту формируемой дифракционной решетки, то есть угол дифракции оптического излучения на выходе. Поскольку матрица управляющих электродов выполнена двумерной, в данном устройстве обеспечивается возможность реализации электрооптического двухкоординатного адресуемого дефлектора.

Проведенное авторами математическое моделирование зависимости эффективности отклонения оптического излучения предложенным электрооптическим дефлектором показало, что предпочтительный размер управляемых электродов, обеспечивающий экономически эффективный баланс между эффективностью дифракции и требованиями к микроминиатюризации, должен составлять не более ¹/₄ λ, при толщине слоя одноосного кристалла класса 3m не более 2 λ.

Таким образом, использование предложенного устройства позволяет обеспечить решение поставленной задачи с достижением ожидаемого технического результата.

Устройство доступа к сетям передачи данных, содержащее блок выделения из сети пакетов данных с адресами, соответствующими адресам абонентов, вход которого является входом устройства, расположенные параллельно друг другу на одной оптической оси и перпендикулярно ей источник узкополосного оптического излучения и оптический адресуемый дефлектор, отличающееся тем, что устройство дополнительно снабжено блоком управления управляющими электродами и поляризатором, расположенным на одной оптической оси и перпендикулярно ей, причем поляризатор установлен между источником излучения и оптическим адресуемым дефлектором, оптический адресуемый дефлектор выполнен в виде слоя одноосного электрооптического кристалла класса 3m толщиной не более 2λ, где λ - длина волны источника оптического излучения, с нанесенными на кристалл прозрачными электродами, причем электрод с удаленной от источника узкополосного оптического излучения стороны кристалла выполнен сплошным по поверхности кристалла, и поверх него нанесен слой поляризатора, ориентированного ортогонально поляризатору, а с другой стороны кристалла нанесена подсоединенная к блоку управления управляющими электродами двумерная матрица независимо управляемых электродов квадратной формы с размером стороны не более ¹/₄λ, вход блока управления управляющими электродами соединен с выходом блока выделения из сети пакетов данных с адресами.