ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ МУЛЬТИПЛЕКСОР-ДЕМУЛЬТИПЛЕКСОР

Изобретение относится к оптическим системам, частности к мультиплексорам-демультиплексорам со спектральным разделением (WDM) каналов связи.
Известен демультиплексор со спектральным разделением на основе упорядоченной волноводной решетки (Патент RU 2180468 C1, H04J 14/12 от 2000 г). Он содержит одномодовое входное оптоволокно, сформированные на единой подложке звездообразный ответвитель, служащий для направления оптических сигналов через канальные волноводы, канальные волноводы разной длины в виде упорядоченной волноводной дифракционной решетки, которые позволяют оптическим сигналам иметь различные фазы, второй звездообразный ответвитель, предназначенный для дифракции оптических сигналов друг с другом, множество выходных волноводов, согласованных со вторым звездообразным ответвителем.
В известном демультиплексоре используются канальные волноводы с одинаковым значением величины фазового замедления канальных волноводов, но отличающиеся друг от друга по длине на постоянную величину, причем эта разность для любой пары соседних волноводов постоянна.
Недостатком данного демультиплексора является то, в процессе изготовления необходимо следить за тем, чтобы разность длин канальных волноводов для каждой пары канальных волноводов была постоянной. Помимо этого, в конструкцию демультиплексора необходимо вводить дополнительные элементы для получения его оптимальных спектральных характеристик.
Наиболее близким техническим решением является оптический мультиплексор-демультиплексор (Патент RU 2199823 C1, H04J 14/02) использующийся для спектрального уплотнения каналов связи (WDM), а также для тестирования волоконно-оптических линий связи одновременно с передачей сигналов на другой длине волны. Сущность прототипа изобретения - оптический мультиплексор-демультиплексор содержит последовательно установленные и оптически связанные между собой общий тракт, расщипитель луча, фокусирующие элементы и отдельные тракты для раздельной передачи сигналов различных длин волн. Расщипитель луча выполнен в виде фазовой дифракционной решетки. Имеющий на периоде N ступенек равной ширины с высотой, определяемой по приведенной формуле. Недостаток данного мультиплексора-демультиплексора является использование отдельных оптических элементов изготовления которых должно происходить с высокой точностью, компоновка всех элементов, производится с высокой точностью, В результате усложняется конструкция, повышается стоимость и увеличиваются габариты изделия, невысокая температурная стойкость, повышенный шумовой фон и ограниченное применение.
Предложенное устройство решает техническую задачу понижения шумового перекрестного влияния каналов, упрощения конструкции и повышения надежности мультиплексирования-демультиплексирования.
Сущность предлагаемого изобретения является последовательное соединение общего волоконно-оптического канала с разветвителем из N параллельных отдельных фотонных кристаллов имеющих соответственно N запрещенных зон. Эта сущность обеспечивается тем, что фотонные запрещенные зоны определяются исходя из комбинаций пористых структур, нормализованная частота V определяет число направляемых мод в волокне, при использовании приближения распределенного показателя преломления (1):
беск
d
2
2
0.5
V=2πρ(n -n )/λ
ρ - радиус дефекта, λ - длины волны.
Устройство работает следующим образом:
1
2
N
По одномодовому общему волоконно-оптической  канала распространяется N оптических сигналов с несущими длинами волн λ, λ…λ. Канал соединяется с входом волоконно-оптического ответвителя из N фотонных кристаллов имеющим разные N запрещенные зоны распространения оптических сигналов, сигналы распространяются по тем фотонным кристаллам где имеются разрешенные зоны. Запрещенные зоны исключают просачивания оптического сигнала и обеспечивают низкий уровень перекрестных помех отдельных каналов.
Техническое решение обеспечивает задачу понижения шумового перекрестного влияния каналов, упрощения конструкции и повышения надежности мультиплексирования-демультиплексирования.
Литература
1. УФН, т.174, №1, 2004 г. А.М.Желтиков «Нелинейная оптика микроструктурированных волокон».