Оптический триггер

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт физики имени Б.И. Степанова Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Пилипович Владимир Антонович Есман Александр Константинович Кулешов Владимир Константинович Гончаренко Игорь Андреевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт физики имени Б.И. Степанова Национальной академии наук Беларуси(57) 1. Оптический триггер, содержащий оптически последовательно связанные первый оптический волновод и оптический бистабильный элемент, первый выход которого через оптический усилитель соединен с оптическим -разветвителем, первый выход которого оптически объединен с выходом первого оптического волновода, а второй выход оптического -разветвителя является первым выходом устройства, при этом вход первого оптического волновода является первым входом устройства, отличающийся тем, что дополнительно содержит второй оптический волновод, четыре источника излучения, первый из которых оптически связан с первым оптическим волноводом, второй - с оптическим бистабильным элементом, третий - с оптическим усилителем, а четвертый - с оптическим разветвителем, причем выход второго оптического волновода объединен с выходом первого оптического волновода, а вход является вторым входом устройства второй выход оптического бистабильного элемента является вторым выходом устройства. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оптические оси источников излучения расположены перпендикулярно плоскости расположения элемента, с которым связан соответствующий источник, и проходят через их геометрические центры. 10125 1 2007.12.30 Изобретение относится к области обработки оптической информации и может быть использовано в оптических системах связи и оптоэлектронных вычислителях. Известен оптический триггер 1, содержащий резонатор, оптически последовательно связанный с асимметричным -разветвителем, изолятором, источником накачки, который оптически соединен с резонатором, выполненным из волокна с активной лазерной средой. Устройство имеет низкую помехозащищенность и ограниченные функциональные возможности, т.к. работа его может осуществляться только на одной частоте (определяемой резонатором), поскольку оптическая длина резонатора не может быть изменена. Наиболее близким по технической сущности является оптический триггер 2, состоящий из оптически последовательно связанных оптического волновода, оптического бистабильного элемента, первый выход которого через оптический усилитель соединен с оптическим -разветвителем, первый выход которого оптически объединен с выходом оптического волновода, а второй выход оптического -разветвителя является выходом устройства, при этом вход волновода является входом устройства, а второй выход оптического бистабильного элемента является поглощающим. Данное устройство не позволяет осуществлять работу на разных частотах информационных сигналов. Техническая задача - расширение функциональных возможностей устройства и тем самым расширение области применения за счет расширения рабочего частотного диапазона информационных сигналов при одновременном повышении надежности работы. Поставленная техническая задача решается тем, что в оптический триггер, содержащий оптически последовательно связанные первый оптический волновод и оптический бистабильный элемент, первый выход которого через оптический усилитель соединен с оптическим -разветвителем, первый выход которого оптически объединен с выходом первого оптического волновода, а второй выход оптического -разветвителя является первым выходом устройства, при этом вход первого оптического волновода является первым входом устройства, дополнительно введены второй оптический волновод, четыре источника излучения, первый из которых оптически связан с первым оптическим волноводом, второй - с оптически бистабильным элементом, третий - с оптическим усилителем,четвертый - с оптическим -разветвителем, причем выход второго оптического волновода объединен с выходом первого оптического волновода, а вход является вторым входом устройства, второй выход оптического бистабильного элемента является вторым выходом устройства. Для эффективного решения поставленной задачи оптические оси источников излучения расположены перпендикулярно плоскости расположения элемента, с которым связан соответствующий источник излучения, и проходят через геометрический центр. Совокупность указанных признаков позволяет осуществлять управляемое изменение оптической длины цепи обратной связи и, таким образом, обеспечивает работу устройства на разных частотах информационных сигналов, что позволяет использовать предлагаемое устройство также и в блоках мультиплексирования по длинам волн систем связи, и блоках защиты передаваемой информации в системахи цифровых интернет-интерфейсах. Сущность изобретения поясняется на фигуре, где 1 - первый оптический волновод, 2 оптический бистабильный элемент (ОБЭ), 3 - оптический усилитель (ОУ), 4 - оптический-разветвитель, 5, 6, 7, 8 - соответственно первый, второй, третий, четвертый источники излучения, 9 - второй оптический волновод. В заявляемом устройстве оптически последовательно связаны первый оптический волновод 1, оптический бистабильный элемент 2, первый выход которого через оптический усилитель 3 соединен с оптическим -разветвителем 4, первый выход которого оптически объединен с выходом первого волновода 1, а второй выход -разветвителя 4 является первым выходом устройства, при этом первый источник излучения 5 оптически 2 10125 1 2007.12.30 связан с первым оптическим волноводом 1, второй источник излучения 6 - с оптическим бистабильным элементом 2, третий источник излучения 7 - с оптическим усилителем 3,четвертый источник излучения 8 - с оптическим -разветвителем 4, при этом вход второго оптического волновода 9 является вторым входом устройства, а выход оптически объединен с выходом первого оптического волновода 1, вход которого является первым входом устройства, причем второй выход оптического бистабильного элемента 2 является вторым выходом устройства. В конкретном исполнении оптические волноводы 1, 9 - это выполненные, как в 3,волноводы изшириной 0,7 мкм и толщиной 1,2 мкм на подложке изс буферным слоем . ОБЭ 2 - это элемент, представляющий собой два нелинейных оптически связанных волновода, как в 2. ОУ 3 - это полупроводниковый оптический усилитель,как в 4. Оптический -разветвитель 4 - это разветвление оптических волноводов, выполненных, как в 3. Первый 5, второй 6, третий 7, четвертый 8 источники излучения это полупроводниковые лазеры на длину волны 845 нм, например ИЛПН-108, или выполнены на основе линейки вертикально излучающих лазеров. Работает оптический триггер следующим образом. В исходном состоянии при отсутствии оптических информационных сигналов на обоих входах устройства отсутствуют сигналы и на его выходах. При подаче на оба входа оптических информационных сигналов - на первый вход информационного оптического сигнала на длине волны 1 (или, что то же самое, на частоте 1), а на второй вход информационного оптического сигнала на длине волны 2 (или, что то же самое, на частоте 2) и мощностью Р 1, то оптический информационный сигнал на длине волны сигнал 2 будет испытывать интерференционное гашение в цепи обратной связи (первый волновод 1, ОБЭ 2, ОУ 3, оптический разветвитель 4, второй выход которого объединен с выходом первого волновода 1), не попадая в полосу резонансного усиления оптического триггера. А оптический информационный сигнал на длине волны 1 по первому оптическому волноводу 1 поступает через оптический бистабильный элемент (ОБЭ) 2 на его первый выход. Далее сигнал поступает в оптический усилитель (ОУ) 3, усиливается по мощности и проходит в оптический разветвитель 4, где разветвляется на первый выход оптического триггера и в первый волновод 1. С выхода первого волновода оптический сигнал 1 опять поступает на вход ОБЭ 2 и тем самым поддерживает оптический триггер в состоянии, соответствующем логической 1. В этом случае на первом выходе оптического триггера будет присутствовать оптический информационный сигнал на длине волны 1, а на втором выходе - отсутствие сигнала. Если в данном состоянии оптического триггера на любой из его входов подать оптический информационный сигнал мощностью больше Р 1, то произойдет суммирование этих сигналов и переключение ОБЭ 2 в состояние, при котором суммарный оптический информационный сигнал переходит на его второй выход, который является вторым выходом устройства, и тем самым переводит оптический триггер в состояние логического 0. Если в исходном состоянии первый 5, второй 6, третий 7, четвертый 8 источники излучения параллельно освещают соответствующие элементы устройства, то в них произойдет изменение концентрации носителей заряда и, как следствие, изменение показателя преломления. В результате этого резонансная частота цепи обратной связи изменится из 1 на 2. Если в этом состоянии на оба входа устройства подать соответственно оптические информационные сигналы на длинах волн 1, 2 каждый с мощностью 1, то сейчас уже оптический информационный сигнал на длине волны 1 будет испытывать интерференционное гашение в цепи обратной связи и оптический триггер переключится в состояние,соответствующее логической 1 на длине волны 2. В этом случае на первом выходе оптического триггера будет присутствовать оптический информационный сигнал на длине волны 2, а на втором выходе - отсутствие сигнала. Аналогично вышеописанному осуще 3 10125 1 2007.12.30 ствляется переключение оптического триггера из состояния, соответствующего логической 1 на длине волны Х 2, в состояние, соответствующее логическому 0, при подаче оптического информационного сигнала мощностью более Р 1 на любой вход оптического триггера. В этом случае имеем на первом выходе оптического триггера отсутствие сигнала, а на втором имеется оптический информационный сигнал на длине волны 2. Аналогично осуществляется работа оптического триггера на длинах волн оптических информационных сигналов 3 (включены первый 5, второй 6, третий 7 источники излучения), 4 (включены первый 5 и второй 6 источники излучения), 5 (включен первый 5 источник излучения). Предлагаемое устройство кроме традиционных функций Т-триггера на длине волны 1 выполняет функции Т-триггера на длине волны 2. Оно может использоваться для формирования, синхронизации и мультиплексирования 2 информационных потоков в один в системах связи с , а также защиты данных от несанкционированного доступа в системах связи, когда один поток информации передается на разных длинах волн с алгоритмом случайного перехода с одной длины волны 1 на другую длину волны 2 и обратно. Источники информации 1. Патент США 5544192. 2. Патент РФ 2170945 (прототип). 3.,,В.Е... . . .13, 2001. .49-51. 4. Дураев В.П. Полупроводниковые оптические усилители //. - 2004. -2. - . 45. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4