Страница 7 из 11
Матрица временного перемещения: Этот тип коммутационной матрицы используется в системах с временными мультиплексорами. Он основан на использовании временного разделения каналов, где каждый входной порт имеет свой временной слот для передачи данных на выходные порты.
Матрица пространственного перемещения: Этот тип коммутационной матрицы используется в оптических сетях и основан на использовании пространственного разделения каналов. Он позволяет одновременно обрабатывать несколько оптических потоков данных, например, при помощи чередующихся лучей или фазовых модуляторов.
Коммутационные матрицы играют важную роль в построении эффективных коммуникационных систем. Они обеспечивают быструю и надежную пересылку данных между устройствами или сегментами сети, что является ключевым элементом для достижения высокой скорости передачи данных и минимальных задержек при обмене информацией.
Кросс-бар на базе интегрированного фотонного чипа представляет собой коммутационную матрицу, где переключение оптических сигналов осуществляется с использованием компонентов фотоники на одном единственном кремниевом чипе.
Конструкция такого кросс-бара включает несколько ключевых элементов. Во-первых, на чипе присутствуют оптические волноводы, которые служат для направления световых сигналов от входных портов к выходным портам. Эти волноводы могут быть реализованы как полосковые (strip) или облачные (slot) структуры.
Во-вторых, на чипе располагаются переключатели или модуляторы фазы/интенсивности света. Они выполняют функцию управления потоками данных и позволяют перенаправлять оптический сигнал из одного входного порта в желаемый выходной порт. Переключатели могут быть реализованы различными способами, например при помощи электрооптического эффекта или активной модуляции индекса преломления.
Другим важным компонентом кросс-бара на фотонном чипе являются фотодетекторы, которые служат для преобразования оптического сигнала обратно в электрический. Они располагаются на выходных портах и позволяют получить информацию после прохождения через коммутационную матрицу.
Для управления работой кросс-бара может использоваться специальная электроника, такая как микроконтроллер или программируемая логическая схема (ПЛИС). Эти устройства предоставляют интерфейсы для программирования таблицы маршрутизации и контроля состояния переключателей.
Кросс-бар на базе интегрированного фотонного чипа обладает рядом преимуществ. Во-первых, он позволяет достичь высокой скорости передачи данных благодаря свойствам оптических коммуникаций. Во-вторых, такие системы имеют низкую потерю сигнала и шумность, что обеспечивает хорошее качество передачи данных. Кроме того, интеграция всех компонентов на одном чипе делает систему компактной, экономичной и удобной в использовании.
Таким образом, кросс-бар на базе интегрированного фотонного чипа представляет собой передовое решение для коммутации оптических сигналов, обеспечивая высокую производительность и эффективность в системах связи.
Матрица временного перемещения (MTM) на базе интегрированного фотонного чипа представляет собой устройство, используемое в фотонике для манипулирования и переключения оптических сигналов. Она позволяет изменять временные задержки световых импульсов внутри чипа, что открывает возможности для реализации различных функций в системах обработки информации.
Конструкция MTM состоит из нескольких ключевых компонентов. В основе её работы лежит массив элементарных ячеек, каждая из которых состоит из оптического интерферометра и электро-оптического модулятора. Интерферометр обычно реализован на основе волноводной структуры и служит для деления и комбинирования оптического сигнала. Модулятор же контролируется электрическим полем и используется для изменения фазы или амплитуды световой волны.
На практике MTM может быть выполнена как на кремниевой подложке, так и на других материалах, таких как полупроводник или стекло. Использование интегрированных технологий позволяет уменьшить размеры и повысить интеграцию компонентов на одном чипе.
Кроме того, MTM обычно имеет систему управления, которая может программно изменять временные задержки световых импульсов в каждой ячейке. Это позволяет создавать сложные операции с оптическими сигналами, такие как перемещение и коммутация информации между различными каналами или линиями связи.
Таким образом, конструкция Матрицы временного перемещения на базе интегрованного фотонного чипа объединяет интерферометры и модуляторы в массив элементарных ячеек для эффективной манипуляции оптическими сигналами. Она предоставляет гибкость и контроль над передачей информации в фотонных системах обработки данных.
Матрица пространственного перемещения (MSP) на базе интегрированного фотонного чипа – это устройство, которое позволяет манипулировать и переключать оптические сигналы в пространственном измерении. Оно использует массив элементов для изменения направления световых лучей, что открывает возможности для реализации различных функций в фотонных системах.
Конструкция MSP состоит из нескольких ключевых компонентов. В основе её работы лежит матрица активных элементов, каждый из которых представляет собой электро-оптический модулятор или другое подобное устройство. Эти элементы контролируются электрическим полем и позволяют изменять фазу или амплитуду светового луча.
На практике MSP может быть выполнена на интегральной кремниевой подложке или других материалах, таких как полупроводник или стекло. Использование интегрированных технологий позволяет создавать компактные и высокоинтегрированные устройства.
Каждый элемент матрицы имеет набор электродов для управления его поведением и координатами перемещения светового луча. Эти электроды могут быть управляемыми непосредственно или с использованием системы управления на основе программного обеспечения.
Таким образом, конструкция Матрицы пространственного перемещения на базе интегрированного фотонного чипа объединяет массив активных элементов для изменения направления оптических лучей. Она предоставляет гибкость и контроль над передачей информации в пространственном измерении, что может быть полезным для решения различных задач в фотонике и оптической коммуникации.
Принцип работы Матрицы пространственного перемещения (MSP) на базе интегрированного фотонного чипа основывается на управлении световыми лучами с помощью электро-оптического эффекта.
Каждый элемент матрицы состоит из оптического волновода и электродных структур, которые позволяют изменять параметры световой волны, такие как фаза или амплитуда. Это достигается путем применения электрического поля к элементу матрицы.
Когда на элемент MSP подается оптический сигнал, он проходит через оптический волновод и затем проходит через активный элемент – модулятор. Посредством контроля напряжения или тока на электродах модулятора меняется его рефракция, что приводит к изменению фазы или амплитуды световой волны.
Управление каждым элементом MSP может осуществляться независимо друг от друга посредством системы управления на основе программного обеспечения. Это позволяет создавать сложные шаблоны для переключения и манипулирования оптическими сигналами в пространственном измерении.
Таким образом, Матрица пространственного перемещения на базе интегрированного фотонного чипа позволяет управлять световыми лучами с помощью электро-оптического эффекта. Она предоставляет возможность изменять параметры оптических сигналов и манипулировать ими в пространственном измерении, что может быть полезно для решения различных задач в фотонике и оптической коммуникации.
Базовые элементы Фотонных микросхем (
PDK
)
Набор проектирования процесса – PDK (англ. Process Design Kit) для интегральной фотоники – это набор базовых компонентов, созданных фабрикой для открытого доступа к их общему процессу производства. Эти компоненты представлены технически и геометрически в наборах проектирования процесса, и могут использоваться дизайнерами для создания различных фотонных интегральных схем.