Патент на изобретение №2158020

(54) ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ УЗЕЛ

(57) Реферат:

Изобретение относится к оптоэлектронным жидкокристаллическим процессорным устройствам для обработки оптических информационных потоков. Оптоэлектронный узел, выполненный в виде объемного оптоэлектронного модуля, содержит основание с управляющим модулем. Внутри основания размещены соединенные друг с другом световоды и V-образные разветвители, полости которых заполнены жидкокристаллическим или оптоволоконным материалом. Входы и выходы оптоэлектронного узла выполнены в виде окон основания. Световоды и разветвители соединены друг с другом в виде зигзагообразного разветвителя. В окнах размещены приемный и светоизлучающий элементы световых информационных потоков. Зигзагообразный разветвитель снабжен оптическими выключателями. Технический результат – расширение возможностей обработки оптической информации. 24 з.п. ф-лы, 67 ил.

Изобретение относится к оптоэлектронным жидкокристаллическим процессорным устройствам для обработки световых информационных потоков, включающей усиление, преобразование, переключение, разветвление, изменение частоты, разложение в спектр и фильтрацию оптических сигналов, выполнение логических операций, а более конкретно – к оптоэлектронному узлу. Данное изобретение может быть использовано в виде интегральных оптоэлектронных модулей в оптических компьютерных системах и вычислительных устройствах промышленного применения, а также в волоконно-оптических телекоммуникационных системах и системах связи. Изобретение может быть использовано в лазерных системах, например, для многоканального считывания информации в оптических накопителях. Изобретение может быть использовано в матричных лазерных системах с синфазным излучением мощных световых потоков. Изобретение может быть использовано в многоканальных лазерных системах управления информационными потоками в оптических суперкомпьютерах с производительностью обработки информации в несколько сот TFLOPS. Изобретение может быть также использовано в оптических гироскопах.

Известен оптоэлектронный узел (DE 4304993), выполненный в виде оптического пространственного переключателя, содержащего несколько оптических разветвителей, структура которых сформирована на общем основании. В оптоэлектронном узле использована схема управления прозрачностью оптически активного слоя.

Известный оптоэлектронный узел имеет ограниченные возможности использования и может быть применен только в качестве оптического переключателя без реализации возможностей обработки оптических сигналов.

Известно интегральное оптическое устройство (Волноводная оптоэлектроника: Пер. с англ./Под ред. Т. Тамира. – М.: Мир, 1991, рис. 6.1. с. 429), содержащее подложку GaAs, волновод, лазер, детектор, электронную схему управления, электрооптический переключатель, одномодовые волокна.

Известное интегральное оптическое устройство имеет ограниченные возможности обработки световых информационных потоков с ограничением спектра оптического сигнала.

Известен также оптоэлектронный узел (RU 2024899), содержащий основание с размещенными в нем входами и выходами оптоэлектронного узла, с которыми соединены световоды, V-образные разветвители, приемные элементы световых информационных потоков и электрические контактные устройства,
Известный оптоэлектронный узел имеет ограниченные возможности использования и может быть применен в качестве оптического транзистора, в котором осуществляется только усиление оптического сигнала в ограниченном спектре оптических сигналов. Используемые V-образные разветвители в известном оптоэлектронном узле позволяют осуществлять разветвление оптического сигнала в пределах нескольких градусов, что существенным образом снижает возможности повышения компактности оптоэлектронных узлов.

В основу настоящего изобретения положена задача создания оптоэлектронного узла, обеспечивающего расширение возможностей обработки оптической информации за счет реализации в оптоэлектронном узле режимов усиления, преобразования, переключения, разветвления, изменения частоты, разложения в спектр и фильтрации оптических сигналов, выполнения логических операций, а также достижения возможностей формирования лазерных системы с синфазными излучателями, расположенными в оптоэлектронном узле в виде двухсторонних матриц.

Другой задачей настоящего изобретения является задача увеличения комбинационных возможностей обработки световых информационных потоков, поступающих в оптоэлектронный узел с любых пространственных направлений во всем спектре оптических сигналов.

С учетом поставленных задач в оптоэлектронном узле, содержащем по меньшей мере одно основание с размещенными в нем входами и выходами оптоэлектронного узла, с которыми соединены световоды, V-образные разветвители, приемные элементы световых информационных потоков и электрические контактные устройства, согласно изобретению оптоэлектронный узел дополнительно снабжен управляющим модулем, излучающими элементами световых информационных потоков и оптическими контактными устройствами, входы и выходы оптоэлектронного узла выполнены в виде окон основания, в которых установлены приемные и/или излучающие элементы, окна соединены с оптическими контактными устройствами, полости световодов и V-образных разветвителей заполнены оптически прозрачным материалом, выполнены с возможностью прохождения внутри них световых информационных потоков и с возможностью светоотражения указанных световых информационных потоков от внутренних светоотражающих поверхностей полостей или светоотражения от светоотражающего покрытия, нанесенного на оптически прозрачный материал, указанные световоды и V-образные разветвители снабжены оптическими выключателями, выполненными с возможностью перекрытия проходящих через них световых информационных потоков, световоды и V-образные разветвители соединены друг с другом по меньшей мере в виде одного зигзагообразного разветвителя, при этом выпуклые и вогнутые фрагменты одной стороны зигзагообразного разветвителя соединены с окнами одной стороны основания, а выпуклые и вогнутые фрагменты другой стороны указанного зигзагообразного разветвителя соединены с окнами другой стороны основания или выпуклыми и вогнутыми фрагментами другого зигзагообразного разветвителя.

Работоспособность оптоэлектронного узла обеспечивается за счет использования установленных в окнах основания приемных и излучающих элементов световых информационных потоков.

При этом приемные элементы световых информационных потоков могут быть выполнены в виде фотодиода и/или составного фототранзистора, и/или торцевой поверхности световода или разветвителя, и/или окна основания, и/или светоотражающего модуля с управляемыми характеристиками светоотражения, и/или светопоглощающего модуля с управляемыми характеристиками светопоглощения, и/или оптического контактного устройства, и/или оптического выключателя. Приемные элементы снабжены приемной поверхностью. Приемные поверхности приемных элементов световых информационных потоков могут быть выполнены плоской, или выпуклой, или вогнутой, или зигзагообразной формы, или с угловым углублением, или с угловым выступом.

Излучающие элементы световых информационных потоков могут быть выполнены в виде светодиода и/или лазера, и/или торцевой поверхности световода, и/или разветвителя, и/или окна основания, и/или светоотражающего модуля с управляемыми характеристиками светоотражения, и/или оптического контактного устройства, и/или оптического выключателя. Излучающие элементы снабжены излучающей поверхностью. Излучающие поверхности излучающих элементов световых информационных потоков могут быть выполнены плоской, или выпуклой, или вогнутой, или зигзагообразной формы, или с угловым углублением, или с угловым выступом.

В случае использования плоской, или выпуклой, или с угловым выступом приемной или излучающей поверхности в приемных и излучающих элементах световых информационных потоков их соответствующие диаграммы направленности без фокусирующих устройств могут достигать угла раскрыва 180 градусов и более. В этом случае обеспечивается возможность ввода световых информационных потоков в зигзагообразный разветвитель оптоэлектронного узел через окно, установленное на его выпуклом фрагменте, с последующим распространением этого потока в любом направлении в пределах полусферы. Аналогичным образом обеспечивается съем информации в пределах полусферы через окно, установленное на выпуклом фрагменте зигзагообразного разветвителя оптоэлектронного узла. Окна, установленные на вогнутых фрагментах зигзагообразных разветвителей, позволяют существенно расширить число входов и выходов оптоэлектронного узла. В этом случае число входов или выходов в V-образных и зигзагообразных разветвителях и число подключаемых световодов к оптоэлектронному узлу не ограничивается.

Использование установленных на входах и выходах оптоэлектронного узла в зигзагообразных и V-образных разветвителях в световодах оптических выключателей, выполняющих роль оптических затворов, позволяет существенно увеличить комбинационные возможности обработки и коммутации световых информационных потоков по меньшей мере на порядок по сравнению с известным уровнем техники. Кроме того, достигается возможность по одним и тем же каналам передачи информации осуществлять перемещение в противоположных направлениях световых информационных потоков, что существенно повышает производительность передачи информации в системах телекоммуникаций и коэффициент использования волоконно-оптических систем.

В конструктивных вариантах с целью расширения функциональных возможностей основание оптоэлектронного узла выполнено в виде объемного оптоэлектронного модуля или объемного интегрального модуля, или монтажной платы, или печатной платы, или тканой платы, или коммутационной платы, или световодной ленты, или плоского световодного кабеля.

В конструктивных вариантах с целью расширения функциональных возможностей электрическое контактное устройство оптоэлектронного узла выполнено в виде контактных площадок или планарных выводов, или контактного устройства для соединения с плоскими электрическими кабелями.

В конструктивных вариантах с целью расширения функциональных возможностей оптическое контактное устройство оптоэлектронного узла выполнено в виде волоконно-оптического соединителя или планарных световодных выводов, или контактного устройства для соединения с плоскими световодными кабелями, или контактного устройства для соединения с плоскими световодными лентами.

В конструктивных вариантах с целью расширения функциональных возможностей излучающие и/или приемные элементы световых информационных потоков выполнены в виде модуля, который установлен на основании с возможностью фиксации или съема с последующей установкой, или с возможностью возвратно-поступательного или вращательного перемещения.

В конструктивных вариантах с целью расширения функциональных возможностей окна основания и полости световодов и V-образных разветвителей выполнены в сечении прямоугольной или многоугольной, круглой или эллипсообразной, или произвольной криволинейной, пирамидальной, или конусообразной формы.

В конструктивных вариантах с целью расширения функциональных возможностей оптически прозрачный материал выполнен в виде жидкокристаллического или оптоволоконного материала.

В конструктивных вариантах с целью расширения функциональных возможностей оптические выключатели выполнены с возможностью полного и/или частичного перекрытия информационных световых потоков, с возможностью образования дифракционных отверстий.

В конструктивных вариантах с целью расширения функциональных возможностей оптические выключатели выполнены в виде пластины, установленной с возможностью возвратно-поступательного или вращательного перемещения в прорези основания и снабженной отрезком световода, расположенного напротив входов и/или выходов световодов, и/или V-образных разветвителей, и/или приемных и/или излучающих элементов световых информационных потоков.

В конструктивных вариантах с целью расширения функциональных возможностей оптические выключатели выполнены в виде группы управляющих электродов, расположенных внутри жидкокристаллических световодов и/или V-образных жидкокристаллических разветвителей напротив друг друга с размещением между ними жидкокристаллического материала и установленными с возможностью формирования между указанными электродами управляющими напряжениями, подаваемыми с управляющего модуля, оптически непрозрачных зон.

В конструктивных вариантах с целью расширения функциональных возможностей управляющие электроды расположены на внутренних светоотражающих поверхностях жидкокристаллических световодов и/или V-образных жидкокристаллических разветвителей, или в сечении окон основания, или в сечении оптических выключателей.

В конструктивных вариантах с целью расширения функциональных возможностей оптический выключатель дополнительно содержит вторую группу управляющих электродов, которые нанесены на управляющие электроды, расположенные на внутренних светоотражающих поверхностях жидкокристаллических световодов и/или V-образных жидкокристаллических разветвителей, один над другим внахлестку с образованием ими общей зоны перекрытия, в которой между электродами размещен слой диэлектрика.

В конструктивных вариантах с целью расширения функциональных возможностей оптический выключатель дополнительно содержит размещенную между первой группой электродов третью группу управляющих электродов с возможностью формирования между указанными электродами управляющими напряжениями, подаваемыми с управляющего модуля, оптически непрозрачных зон, при этом третья группа электродов размещена между электродами первой группы в виде многослойной структуры в последовательности: электрод первой группы, жидкокристаллический слой, электрод третьей группы, жидкокристаллический слой, электрод первой группы.

В конструктивных вариантах с целью расширения функциональных возможностей управляющие электроды выполнены прозрачными и/или полупрозрачными из алюминиевого материала или из окиси индия-олово.

В конструктивных вариантах с целью расширения функциональных возможностей оптически непрозрачная зона, сформированная между электродами при подаче управляющих напряжений с управляющего модуля на управляющие электроды, выполнена светоотражающей или светопоглощающей.

В конструктивных вариантах с целью расширения функциональных возможностей оптически непрозрачные зоны, сформированные при подаче управляющих напряжений с управляющего модуля на управляющие электроды, выполнены в виде дифракционной решетки.

В конструктивных вариантах с целью расширения функциональных возможностей в полостях световодов или разветвителей, или в окнах основания дополнительно установлены оптические фильтры или линзы.

В конструктивных вариантах с целью расширения функциональных возможностей приемные и/или светоизлучающие элементы световых информационных потоков установлены в окне основания вдоль прямой или ломаной линии, или вдоль зигзагообразной кривой, или в матричном порядке, или в концентрическом порядке, или в хаотичном порядке.

В конструктивных вариантах с целью расширения функциональных возможностей световоды и разветвители соединены друг с другом последовательно вдоль прямой линии, и/или зигзагообразной кривой, и/или ломаной линии в Т-образной, или в С-образной, и/или в П-образной, и/или в Z-образной последовательности.

В конструктивных вариантах с целью расширения функциональных возможностей управляющий модуль выполнен в виде оптоэлектронного модуля, или объемного оптоэлектронного интегрального модуля, или объемного интегрального модуля, или интегральной схемы, контроллера, процессора с фиксированной или плавающей архитектурой, усилителя электрических сигналов.

В конструктивных вариантах с целью расширения функциональных возможностей оптоэлектронный узел выполнен в бескорпусном исполнении.

В конструктивных вариантах с целью расширения функциональных возможностей оптоэлектронный узел снабжен корпусом, выполненным в виде контейнера с крышкой, в который помещен оптоэлектронный узел, при этом контейнер и/или крышка контейнера снабжена устройствами для внешнего крепления, электрическими и оптическими контактными устройствами для соединения с электрическими и световодными цепями соответственно.

В конструктивных вариантах с целью расширения функциональных возможностей световоды, и/или разветвители, и/или оптические выключатели соединены друг с другом с возможностью формирования оптического резонатора.

На фиг. 1 показан общий вид оптоэлектронного узла;
на фиг. 2, 3 – оптоэлектронный узел с увеличенным изображением жидкокристаллических оптических выключателей;
на фиг. 4 – схемотехническое соединение световодов и разветвителей в зигзагообразной последовательности;
на фиг. 5 – соединение жидкокристаллических световодов и разветвителей в прямолинейной последовательности;
на фиг. 6 – конструктивный вариант схемотехнического соединения жидкокристаллических световодов и разветвителей в зигзагообразной последовательности;
на фиг. 7 – соединение жидкокристаллических световодов и разветвителей в Т-образной последовательности;
на фиг. 8, 9 – размещение жидкокристаллических световодов и разветвителей внутри основания;
на фиг. 10, 11 – принцип работы оптоэлектронного узла;
на фиг. 12 – оптоэлектронный узел, снабженный корпусом;
на фиг. 13 – схемотехническое соединение световодов и разветвителей в зигзагообразной последовательности;
на фиг. 14 – соединение жидкокристаллических световодов и разветвителей в П-образной последовательности;
на фиг. 15 – соединение жидкокристаллических световодов и разветвителей в С-образной последовательности;
на фиг. 16 – соединение жидкокристаллических световодов и разветвителей в Z-образной последовательности;
на фиг. 17-20 – принципы коммутации световых информационных потоков в оптоэлектронном узле;
на фиг. 21-26 – принципы формирования диаграмм направленности излучающими и приемными элементами;
на фиг. 27 – оптоэлектронный узел с двумя зигзагообразными разветвителями;
на фиг. 28-31 – принципы коммутации световых информационных потоков в оптоэлектронном узле с использованием двух зигзагообразных разветвителей;
на фиг. 32 – оптоэлектронный узел с размещением управляющего модуля на одной боковой поверхности основания;
на фиг. 33 – схемотехническое соединение световодов и разветвителей в зигзагообразной последовательности;
на фиг. 34 – оптоэлектронный узел с окнами, размещенными на верхней, нижней и одной боковой поверхностях основания;
на фиг. 35 – схемотехническое соединение световодов и разветвителей с окнами, размещенными на боковой поверхности основания;
на фиг. 36 – принципы коммутации световых информационных потоков в оптоэлектронном узле с окнами, размещенными на верхней, нижней и боковой поверхностях основания;
на фиг. 37 – оптоэлектронный узел с окнами, размещенными на верхней, нижней и боковых поверхностях основания;
на фиг. 38, 39 – оптоэлектронный узел с V-образными разветвителями, содержащими три и пять выходов;
на фиг. 40 – схемотехническое соединение V-образных разветвителей с тремя и пятью выходами;
на фиг. 41 – V-образный разветвитель с увеличенным изображением оптического выключателя;
на фиг. 42-45 – оптоэлектронный узел с дифракционными решетками;
на фиг. 46-48 – оптоэлектронный узел с оптически прозрачными линзами;
на фиг. 49-54 – размещение приемных и светоизлучающих элементов в окне основания;
на фиг. 55, 56 – оптоэлектронный узел с зигзагообразным разветвителем в виде световода из оптоволоконного материала;
на фиг. 57-67 – лазерная система.

В лучшем конструктивном варианте исполнения оптоэлектронный узел (фиг. 1, 2), выполненный в виде объемного оптоэлектронного модуля, содержит одно основание 1, на котором установлен управляющий модуль 2. Внутри основания размещены соединенные друг с другом световоды 3, 4 и V-образные разветвители 5, 6. Внутренние поверхности 7, 8 световодов 3, 4 и разветвителей 5, 6 соответственно выполнены светоотражающими, а их полости 9 заполнены жидкокристаллическим или оптоволоконным материалом 10 с возможностью прохождения внутри указанных полостей 9 информационных световых потоков 11, 12. В случае использования оптоволоконного материала для заполнения полостей 9 световодов и разветвителей на внешнюю поверхность оптоволоконного материала может быть нанесено светоотражающее покрытие. Полости 9 в сечении световодов 3, 4 и V-образных разветвителей 5, 6 могут быть выполнены в сечении прямоугольной или многоугольной, круглой или эллипсообразной, или произвольной криволинейной, пирамидальной, или конусообразной формы.

Световоды 3, 4 установлены параллельно боковой поверхности 13 основания 1, V-образные разветвители 5, 6 установлены под углом к верхней 14 и нижней 15 поверхностям основания 1. Входы и выходы оптоэлектронного узла выполнены в виде окон 16-18 и 19-22 основания 1, размещенных на верхней 14 и нижней 15 поверхностях основания 1 соответственно. Окна основания 16-22 могут быть выполнены в сечении прямоугольной или круглой, или эллипсообразной, произвольной криволинейной, или пирамидальной, или конусообразной формы.

Указанные световоды 3, 4 и V-образные разветвители 5, 6 соединены друг с другом в виде зигзагообразного разветвителя: нижний вход световода 3 соединен с окном 19, верхний выход световода 3 соединен с первым левым выходом разветвителя 5 и окном 16, вход разветвителя 5 соединен с окном 20, второй правый выход разветвителя 5 соединен с первым левым выходом разветвителя 6, вход разветвителя 6 соединен с окном 17, второй центральный выход разветвителя 6 соединен с окном 21, третий правый выход разветвителя 6 соединен с нижним входом световода 4 и окном 22, верхний выход световода 4 соединен с окном 18.

При этом выступающие фрагменты, включающие левый выход разветвителя 5, вход разветвителя 6, и вогнутый фрагмент, включающий третий правый выход разветвителя 6, верхней стороны зигзагообразного разветвителя соединены с окнами 16-18 соответственно. Выступающие фрагменты, включающие вход разветвителя 5 и третий правый выход разветвителя 6, и вогнутые фрагменты, включающие нижний вход световода 3 и центральный выход разветвителя 6, нижней стороны зигзагообразного разветвителя соединены с окнами 20, 22 и 19, 21 соответственно.

Световод 4 снабжен оптическим выключателем 23 в виде пластины, установленной с возможностью возвратно-поступательного или вращательного перемещения в прорези 24 основания 1 и снабженной отрезком световода 25, расположенного напротив входа и выхода световода 4. Отрезок световода 25 выполнен с сечением меньшим, чем сечение световода 4, что обеспечивает частичное перекрытие информационных световых потоков. В конструктивном варианте пластина 23 может быть снабжена дифракционным отверстием или дифракционной решеткой. В конструктивных вариантах оптический выключатель 23 может быть установлен в V-образных разветвителях 5 и 6, и/или приемных 26, и/или излучающих 27 элементах световых информационных потоков 11, 12.

В окне 16 основания 1 размещен приемный элемент 26 светового информационного потока 11, который выполнен в виде кремниевого эпитаксиального фотодиода. В окне 17 основания 1 размещен светоизлучающий элемент 27 светового информационного потока 12, который выполнен в виде светодиода инфракрасного излучения на основе твердого раствора галлий-алюминий-мышьяк.

В качестве фотодиода 26 и светодиода 27 могут быть использованы, например, компоненты диодной оптопары 3ОД141А-1.

В конструктивном варианте в качестве светоизлучающего элемента могут быть использованы светодиоды на основе нитрида галлия стандартного синего, зеленого и красного свечения, используемых в дисплейных ЖК-“чипах”.

Управляющий модуль 2 соединен электрически с фотодиодом 26 и светодиодом 27 с помощью соединительных проводников.

В окнах 18-22 основания 1 установлены оптические контактные устройства для соединения со световодными цепями, выполненными в виде волоконно-оптического соединителя 28, с помощью которых осуществляют соединение оптоэлектронного узла со световодами волоконно-оптических кабелей.

Основание 1 оптоэлектронного узла (фиг. 1) в конструктивных вариантах может быть выполнено в виде объемного оптоэлектронного модуля или объемного интегрального модуля, или в виде монтажной, или печатной, или тканой, или коммутационной платы, или в виде световодной ленты, или в виде световодного кабеля 23. Управляющий модуль 2 в конструктивных вариантах может быть выполнен в виде оптоэлектронного модуля или объемного оптоэлектронного интегрального модуля, или объемного интегрального модуля, или интегральной схемы, контроллера, процессора с фиксированной или плавающей архитектурой, усилителя электрических сигналов.

Работоспособность оптоэлектронного узла (см. фиг. 1) обеспечивается за счет использования установленных в основании приемных и излучающих элементов световых информационных потоков.

При этом приемные элементы световых информационных потоков могут быть выполнены в виде фотодиода, и/или фототранзистора, и/или торцевой поверхности световода или разветвителя, и/или окна основания, и/или светоотражающего модуля с управляемыми характеристиками светоотражения, и/или светопоглощающего модуля с управляемыми характеристиками светопоглощения, и/или оптического контактного устройства, и/или оптического выключателя. Приемные элементы снабжены приемной поверхностью. Приемные поверхности приемных элементов световых информационных потоков могут быть выполнены плоской, или выпуклой, или вогнутой, или зигзагообразной формы, или с угловым углублением, или с угловым выступом.

Излучающие элементы световых информационных потоков могут быть выполнены в виде светодиода и/или лазера, и/или торцевой поверхности световода, и/или разветвителя, и/или окна основания, и/или светоотражающего модуля с управляемыми характеристиками светоотражения, и/или оптического контактного устройства, и/или оптического выключателя. Излучающие элементы снабжены излучающей поверхностью. Излучающие поверхности излучающих элементов световых информационных потоков могут быть выполнены плоской, или выпуклой, или вогнутой, или зигзагообразной формы, или с угловым углублением, или с угловым выступом.

В случае использования плоской или выпуклой приемной или излучающей поверхности в приемных и излучающих элементах световых информационных потоков их соответствующие диаграммы направленности без фокусирующих устройств могут достигать угла раскрыва 180 градусов и более. В этом случае обеспечивается возможность ввода световых информационных потоков в зигзагообразный разветвитель оптоэлектронного узла через окно, установленное на его выпуклом фрагменте, с последующим распространением этого потока в любом направлении в пределах полусферы. Аналогичным образом обеспечивается съем информации в пределах полусферы через окно, установленное на выпуклом фрагменте зигзагообразного разветвителя оптоэлектронного узла. Окна установленные на вогнутых фрагментах зигзагообразных разветвителей позволяют существенно расширить число входов и выходов оптоэлектронного узла. В этом случае число входов или выходов в V- образных и зигзагообразных разветвителях и число подключаемых световодов к оптоэлектронному узлу не ограничивается.

Использование установленных на входах и выходах зигзагообразных разветвителей оптических выключателей, выполняющих роль оптических затворов, позволяет существенно увеличить комбинационные возможности обработки и коммутации световых информационных потоков по меньшей мере на порядок по сравнению с известным уровнем техники.

Световод 3 снабжен оптическим выключателем 29 (фиг. 2), выполняющим роль оптического затвора и выполненным в виде группы управляющих прозрачных или полупрозрачных электродов 30, 31, расположенных внутри световода 3 напротив друг друга с размещением между ними жидкокристаллического материала 32 и установленными с возможностью формирования между указанными электродами управляющими напряжениями, подаваемыми с управляющего модуля 2, оптически непрозрачных зон 33 в жидкокристаллическом материале 32. В конструктивных вариантах оптически непрозрачная зона 33 может быть выполнена светоотражающей или светопоглощающей. Управляющие электроды 30, 31 расположены на внутренних светоотражающих поверхностях 8 V-образного разветвителя 5 (фиг. 2), а также в сечении световода 3 в виде многослойной структуры в последовательности: жидкокристаллический слой 34, электрод 31, жидкокристаллический слой 32, электрод 30. Управляющий модуль 2 соединен электрически с электродами 30, 31.

В конструктивном варианте в качестве жидкокристаллического материала может быть использован сегнетоэлектрический ЖК-материал с упорядоченной молекулярной структурой.

В конструктивном варианте в качестве жидкокристаллического материала может быть использован обычный нематический ЖК-материал.

В конструктивном варианте прозрачные или полупрозрачные электроды могут быть выполнены из алюминиевого материала.

В конструктивном варианте прозрачные или полупрозрачные электроды могут быть выполнены из окиси индия-олова.

Оптический выключатель 29, размещенный в световоде 3 (фиг. 2), содержит также вторую группу управляющих прозрачных или полупрозрачных электродов 35, 36, которые нанесены на управляющий электрод 31, расположенный на внутренней светоотражающей поверхности 8 V-образного разветвителя 5, один над другим внахлестку с образованием ими общей зоны перекрытия, в которой между электродами размещен слой диэлектрика 37. Наличие второй группы электродов 35, 36 позволяет сформировать неразрывные оптические непрозрачные зоны 38, 33 и 39 в жидкокристаллическом слое 32 при подаче на электроды 30, 31 и 35, 36 управляющих напряжений с управляющего модуля 2 соответственно 5 В и 2,5 В, который электрически соединен с электродами 30, 31 и 35, 36.

Центральный выход V-образного разветвителя 6 снабжен оптическим выключателем 40 (фиг. 3), выполненным в виде группы управляющих электродов 41, 42, расположенных внутри световода напротив друг друга с размещением между ними жидкокристаллического материала 43 и установленными с возможностью формирования между указанными электродами управляющими напряжениями, подаваемыми с управляющего модуля 2, оптически непрозрачных зон 44 в жидкокристаллическом материале 43. В конструктивных вариантах оптически непрозрачная зона 44 может быть выполнена светоотражающей или светопоглощающей. Управляющие электроды 41, 42 размещены в сечении второго центрального выхода разветвителя 6, соединенного с окном 21, в виде многослойной структуры в последовательности: жидкокристаллический слой 45, электрод 42, жидкокристаллический слой 43, электрод 41.

Оптоэлектронный узел (фиг. 1) снабжен элементами 46 для внешнего крепления, а также электрическими контактными устройствами 47 для соединения с внешними электрическими цепями в виде контактных площадок, размещенных на поверхности 14 основания 1. Контактные площадки 47 электрически соединены с управляющим модулем 2, фотодиодом 26 и светодиодом 27 с помощью электрических проводников.

Световод 3, V-образный разветвитель 5 с двумя выходами, V-образный разветвитель 6 с тремя выходами и световод 4 (фиг. 1) соединены друг с другом схемотехнически (фиг. 4) в виде зигзагообразного разветвителя в последовательности 48, образующей зигзагообразную линию, а в сечении А-А основания 1 (фиг. 5) – в последовательности 49, образующей прямую линию. При этом полость 50 в поперечном световоде 3 в его сечении имеет прямоугольную форму, полость 51 V-образного разветвителя 5 – круглую форму, полость 52 в поперечном сечении V-образного разветвителя 6 имеет прямоугольную форму.

В конструктивном варианте световод 3, два V-образных разветвителя 6 с тремя выходами и световод 4 (фиг. 1) соединены друг с другом схемотехнически (фиг. 6) в последовательности 53, образующей зигзагообразную линию, а в сечении А-А основания 1 (фиг. 7) – в Т- образной последовательности 54.

В конструктивном варианте световод 4 и световоды 55, 56 в сечении Б-Б (фиг. 5, 8) выполнены вдоль своей оси прямолинейной формы 57 и размещены параллельно или под углом к боковой поверхности 13 основания 1 соответственно.

В конструктивном варианте (фиг. 7, 9) в сечении В-В центральный выход разветвителя 6 выполнен прямолинейной формы 57 и размещен на боковой поверхности 13 основания 1. Световод 58 и фрагмент разветвителя 59 в сечении В-В выполнены вдоль своей оси зигзагообразной и ломаной формы соответственно и размещены внутри основания под углом к боковой его поверхности 13 основания 1.

Принцип работы оптоэлектронного узла может быть следующим.

В исходном состоянии (см. фиг. 1, 10) внешние световоды 60, 61, 63 и 64 оптоэлектронного узла соединены через волоконно-оптические соединители 28 с окнами 19, 20, 22, 18, подключенными к открытым оптическим выключателям 40, 29, 29 и 23 соответственно, а внешний световод 62 соединен через волоконно-оптический соединитель 28 с окном 21, подключенным к закрытому оптическому выключателю 40.

Световой поток 65 через световод 60, окно 19, открытый оптический выключатель 40, световод 3 и открытый оптический выключатель 29 поступает на фотодиод 26, с которого снимается информация в электронной форме. Для исключения прохождения оптической информации в разветвитель 5 в оптическом выключателе 29 подачей с управляющего модуля 2 управляющего напряжения, например 2,5 В, формируется оптически непрозрачная зона 39.

При открытых оптических выключателях 29, установленных на входах соединенных между собой разветвителей 5 и 6 и подключенных к окнам 17 и 20 соответственно, информационный световой поток 66 поступает от светодиода 27 в световод 61. Для исключения прохождения оптической информации в световоды 3, 4 и 62 в оптическом выключателе 29 разветвителя 5, в оптическом выключателе 29 и 40 разветвителя 6 сформированы оптически непрозрачные зоны 67, 68 и 44 соответственно подачей с управляющего модуля 2 управляющего напряжения, например 2,5 В.

При открытых оптических выключателях 29 и 23 световода 4 световой поток 67 через световод 63, окно 22, световод 4 и окно 18 поступает в световод 64 для дальнейшей передачи оптической информации во внешнюю телекоммуникационную систему. Для исключения прохождения оптической информации в разветвитель 6 в оптическом выключателе 29 световода 4 подачей с управляющего модуля 2 управляющего напряжения, например 2,5 В, формируется оптически непрозрачная зона 69.

Для изменения состояния оптоэлектронного узла производят изменение состояния оптических выключателей, что, в свою очередь, позволяет изменить условия коммутации световых потоков из внешних телекоммуникационных сетей.

Для осуществления подачи светового потока 70 из световода 61 через окно 20 к фотодиоду 26 закрывают оптический выключатель 40 световода 3 (см. фиг. 1, 10, 11) формированием оптически непрозрачной зоны 44 с помощью управляющего напряжения 2,5 В, подаваемого с управляющего модуля 2, выключают оптически непрозрачные зоны 39 и 67 в оптических выключателях 29 световода 3 и разветвителя 5 снятием управляющих напряжений и формируют оптически непрозрачную зону 72 в оптическом выключателе 29 разветвителя 5 подачей с управляющего модуля 2 управляющего напряжения, например 2,5 В, в результате чего формируется оптически прозрачный канал передачи оптической информации в виде светового потока 70 от световода 61 к фотодиоду 26.

Для осуществления подачи светового потока 66 от светодиода 27 в световод 63 формируют оптически непрозрачную зону 73 и выключают оптически непрозрачную зону 68 в оптическом выключателе 29 разветвителя 6 путем подачи управляющего напряжения, например 2,5 В, с управляющего модуля 2, выключают оптически непрозрачную зону 69 в оптическом выключателе 29 световода 4 путем снятия управляющих напряжений, перекрывают прохождение световых потоков через оптический выключатель 23 путем смещения отрезка световода 25 за пределы световода 4. В результате чего формируется оптически прозрачный канал передачи оптической информации в виде светового потока 66 от светодиода 27 к световоду 63.

Используя предлагаемую технологию коммутации в оптоэлектронном узле световых потоков в инфракрасном и видимом оптических диапазонах к фотодиодам или светодиодам, световодам оптоэлектронного узла можно осуществлять логические операции с поступающей оптической информацией, осуществлять усиление оптических сигналов путем подключения к соответствующим фотодиодам и светодиодам устройств усиления и их совместной коммутации, осуществлять запоминание информации путем подключения к фотодиодам устройств накопления информации, осуществлять процессорную обработку информации путем подключения к оптоэлектронному узлу электронных процессоров, ретрансляцию световых информационных потоков с их коммутацией в системах телекоммуникаций.

В конструктивном варианте оптоэлектронный узел (фиг. 12), содержит многослойное основание 74, выполненное в виде объемного интегрального модуля, и управляющий модуль 75, выполненный в виде контроллера или процессора с фиксированной или плавающей архитектурой и установленный на верхней поверхности объемного интегрального модуля 74. В нижнем слое 76 объемного интегрального модуля 74 размещены V-образный жидкокристаллический разветвитель 77 с двумя выходами, жидкокристаллический световод 78 прямолинейной формы, V-образный жидкокристаллический разветвитель 79 с тремя выходами и жидкокристаллический световод 80 прямолинейной формы, соединенные друг с другом в виде зигзагообразного разветвителя 81.

Внутренние поверхности 82 разветвителей 77, 79 и световодов 78, 80 соответственно выполнены светоотражающими, а их полости 83 заполнены жидкокристаллическим материалом с возможностью прохождения внутри указанных полостей 82 световых информационных потоков. V-образные жидкокристаллические разветвители 77 и 79 установлены под углом к боковым поверхностям 84 объемного интегрального модуля 74, а жидкокристаллические световоды 78 и 80 параллельно к боковым поверхностям 84 объемного интегрального модуля 74. Входы и выходы указанных разветвителей и световодов размещены в окнах 85-88, выполненных в среднем слое 93 объемного интегрального модуля 74 и в окнах 89-92 нижней поверхности 94 объемного интегрального модуля 74 соответственно.

Указанные V-образные жидкокристаллические разветвители 77, 79 и жидкокристаллические световоды 78, 80 соединены друг с другом и с окнами основания 74 в последовательности: вход разветвителя 77 соединен с окном 85, первый левый выход разветвителя 77 соединен с окном 89, второй правый выход разветвителя 77 соединен с окном 90, нижний вход световода 78 соединен с разветвителем 77 и окном 90, верхний выход световода 78 соединен с окном 86, вход разветвителя 79 соединен с окном 87, первым левый выход разветвителя 79 соединен с нижним входом световода 78 и окном 90, второй центральный выход разветвителя 79 соединен с окном 91, третий правый выход разветвителя 79 соединен с окном 92, нижний вход световода 80 соединен с окном 92 и третьим выходом разветвителя 79, верхний выход световода 80 соединен с окном 88. Окна 89 – 92 выполнены в виде входов оптоэлектронного узла.

Таким образом, разветвитель 77, световод 78, разветвитель 79 и световод 80 соединены друг с другом в виде зигзагообразного жидкокристаллического разветвителя 81. При этом выпуклые и вогнутые фрагменты верхней стороны зигзагообразного разветвителя 81 соединены с окнами 85-88, а выпуклые и вогнутые фрагменты нижней стороны зигзагообразного разветвителя 81 соединены с окнами 89-92.

В окнах 85-88 слоя 93 размещены приемные элементы в виде фотодиодов 95-98, соединенных с коммутирующим слоем 94, через который они соединены с управляющим модулем 75. Фотодиоды 95-98 могут быть выполнены на основе кремния с длиной волны в излучения от 800 до 900 нм или на основе индий-галлий-арсенид (In-Ga-As) с длиной волны излучения от 1300 до 1550 нм. В конструктивном варианте приемные элементы 95-98 могут быть выполнены в виде составных транзисторов.

V-образный жидкокристаллический разветвитель 77 снабжен оптическими выключателями 99 и 100, соединенными соответственно с окнами 85 и 89. Жидкокристаллический световод 78 снабжен оптическими выключателями 101 и 102, соединенными соответственно с окнами 86 и 90 соответственно. V-образный жидкокристаллический разветвитель 79 снабжен оптическим выключателем 103 и 104, соединенными соответственно с окнами 87 и 91. Жидкокристаллический световод 80 снабжен оптическими
выключателями 105 и 106, соединенными соответственно с окнами 88 и 92.

Оптоэлектронный узел (фиг. 12) снабжен корпусом 107, выполненным в виде контейнера 108 с крышкой 109, в который помещен объемный интегральный модуль 74. Крышка 109 контейнера 108 и контейнер 108 снабжены устройствами 110 и 111 для внешнего крепления, а также электрическими 112 и оптическими 113 контактными устройствами и для соединения с электрическими и световодными цепями соответственно. Электрическое контактное устройство 112 выполнено в виде планарных выводов. Оптическое контактное устройство 113 выполнено в виде контактного устройства для соединения с плоскими световодными кабелями и световодными лентами, световоды 114 – 117 которого соединены с окнами 89-92 соответственно. Оптическое контактное устройство 113 может быть также выполнено в виде волоконно-оптического соединителя или планарных световодных выводов.

С учетом вышеизложенного схемотехническое соединение разветвителей 77, 79 и световодов 78, 80 в зигзагообразной последовательности 81 представлено на фиг. 13.

Для улучшения условий фильтрации и создания условий прохождения информационных световых потоков фотодиоды 95 – 98 могут быть дополнительно снабжены оптическими фильтрами 118, размещенными в окнах 85 – 88 соответственно.

В конструктивном варианте V-образные жидкокристаллические разветвители 77, 79 и жидкокристаллические световоды 78, 80 в сечении Г-Г слоя 76 объемного интегрального модуля 74 (фиг. 14) соединены в П-образной последовательности 119. При этом полость 120 разветвителя 77 в его поперечном сечении имеет эллипсообразную форму, полость 121 жидкокристаллического световода 78 в его поперечном сечении имеет прямоугольную форму, полость 122 жидкокристаллического разветвителя 79 в его поперечном сечении имеет многоугольную форму, полость 123 жидкокристаллического световода 80 в его поперечном сечении имеет произвольную криволинейную форму.

В конструктивном варианте V-образные жидкокристаллические разветвители 77, 79 и жидкокристаллические световоды 78, 80 в сечении Г-Г слоя 76 объемного интегрального модуля 74 (фиг. 15) соединены в С-образной последовательности 124.

В конструктивном варианте V-образные жидкокристаллические разветвители 77, 79 и жидкокристаллические световоды 78, 80 в сечении Г-Г слоя 76 объемного интегрального модуля 74 (фиг. 16) соединены в Z-образной последовательности 125.

В конструктивном варианте оптоэлектронный узел (см. фиг. 12, 13, 17) выполнен с размещением фотодиодов 95-96 и световодов 114-117 оптического контактного устройства 113 в виде матрицы. При этом коммутация световых информационных потоков 126 – 129 в разветвителях 77, 79 и световодах 78, 80 осуществляется с помощью оптических выключателей 99 – 106 следующим образом.

Принцип работы оптоэлектронного узла (фиг. 12) показан на фиг. 17-20. В исходном состоянии осуществлено соединение (фиг. 17) матричных входов “1” – “4” (114 – 117) оптоэлектронного узла с фотодиодами “1” – “4” (95 – 98):
– матричного входа “1” с фотодиодом “1”, при этом соединенный со входом “1” оптический выключатель 100 открыт, оптический выключатель 99 открыт только в прямом направлении для соединения с оптическим выключателем 100 и фотодиодом “1”;
– матричного входа “2” с фотодиодом “2”, при этом соединенный со входом “2” оптический выключатель 102 открыт только в прямом направлении, оптический выключатель 101 открыт для соединения с оптическим выключателем 102 и фотодиодом “2”;
– матричного входа “4” с фотодиодом “3”, при этом оптический выключатель 104 закрыт, соединенный со входом “4” оптический выключатель 106 открыт только для соединения с оптическим выключателем 103, оптический выключатель 105 закрыт, оптический выключатель 103 открыт только для соединения с открытым оптическим выключателем 106 и фотодиодом “3”.

В результате чего световой информационных поток 126 поступает на фотодиод “1”, световой информационный поток 127 – на фотодиод “2”, световой информационный поток 129 – на фотодиод “3”. Световой информационный поток 128 отключен от оптоэлектронного узла.

Изменением состояния оптических выключателей 103 – 106 осуществлена новая коммутация световых информационных потоков 128, 129 (фиг. 18). В результате чего световой информационных поток 128 с матричного входа “3” поступает на фотодиод “3”, при этом соединенный со входом “3” оптический выключатель 104 открыт, оптический выключатель 103 открыт только в прямом направлении для соединения с оптическим выключателем 104 и фотодиодом “3”; световой информационный поток 129 с матричного входа “4” поступает на фотодиод “4”, при этом соединенный со входом “4” оптический выключатель 106 открыт только в прямом направлении для соединения с оптическим выключателем 105, оптический выключатель 105 открыт для соединения с оптическим выключателем 106 и фотодиодом “4”.

Дальнейшим изменением состояния оптических выключателей 101 – 104 осуществлена новая коммутация световых информационных потоков 127, 128 (фиг. 19). В результате чего световой информационных поток 127 с матричного входа “2” поступает на фотодиод “3”, при этом соединенный со входом “2” оптический выключатель 102 открыт только для соединения с оптическим выключателем 103, оптический выключатель 103 открыт только для соединения с оптическим выключателем 102; световой информационный поток 128 отключен от оптоэлектронного узла.

Дальнейшим изменением состояния оптических выключателей 99 – 106 осуществлена новая коммутация световых информационных потоков 126 – 129 (фиг. 20). В результате чего световые информационные потоки 126 и 128 отключены от оптоэлектронного узла. Световой информационный поток 127 с матричного входа “2” поступает на фотодиод “1”, при этом оптический выключатель 100 закрыт, соединенный со входом “2” оптический выключатель 102 открыт только для соединения с оптическим выключателем 99, оптический выключатель 99 открыт только для соединения с оптическим выключателем 102 и фотодиодом “1”; световой информационный поток 129 поступает со входа “4” на фотодиод “3”, при этом соединенный со входом “4” оптический выключатель 106 открыт только для соединения с оптическим выключателем 103, оптический выключатель 103 открыт только для соединения с оптическим выключателем 106 и фотодиодом “3”, оптический выключатель 105 закрыт.

Для расширения эксплуатационных возможностей в оптоэлектронном узле излучающие и приемные элементы, например окно 85 и фотодиод 95, могут иметь плоскую излучающую 130 и приемную 131 поверхность соответственно (фиг. 12, 21). В этом случае диаграммы направленности 132 и 133 излучающего 85 и приемного 95 элемента могут иметь ширину, достигающую 160-180 градусов.

Для расширения эксплуатационных возможностей в оптоэлектронном узле излучающие и приемные элементы, например окно 85 и фотодиод 95, могут иметь выпуклую излучающую 134 и вогнутую приемную 135 поверхность соответственно (фиг. 12, 22). В этом случае диаграммы направленности 132 и 133 излучающего 85 и приемного 95 элемента могут иметь ширину в первом случае, достигающую 180-200 градусов, и во втором случае, достигающую 30- 120 градусов.

Для расширения эксплуатационных возможностей в оптоэлектронном узле излучающие и приемные элементы, например окно 85 и фотодиод 95, могут иметь вогнутую излучающую 136 и выпуклую приемную 137 поверхность соответственно (фиг. 12, 23). В этом случае диаграммы направленности 132 и 133 излучающего 85 и приемного 95 элемента могут иметь ширину в первом случае, достигающую 30-100 градусов, и во втором случае, достигающую 180- 200 градусов.

Для расширения эксплуатационных возможностей в оптоэлектронном узле излучающие и приемные элементы, например окно 85 и фотодиод 95, могут иметь излучающую поверхность 138 с угловым углублением и приемную поверхность 139 с угловым выступом соответственно (фиг. 12, 24). В этом случае диаграммы направленности 132 и 133 излучающего 85 и приемного 95 элемента могут иметь ширину в первом случае, достигающую 30-100 градусов, и во втором случае, достигающую 180-200 градусов.

Для расширения эксплуатационных возможностей в оптоэлектронном узле излучающие и приемные элементы, например окно 85 и фотодиод 95, могут иметь излучающую поверхность 140 с угловым выступом и приемную поверхность 141 с угловым углублением соответственно (фиг. 12, 25). В этом случае диаграммы направленности 132 и 133 излучающего 85 и приемного 95 элемента могут иметь ширину в первом случае, достигающую 180-200 градусов, и во втором случае, достигающую 30-100 градусов.

Для расширения эксплуатационных возможностей в оптоэлектронном узле излучающие и приемные элементы, например окно 85 и фотодиод 95, могут иметь излучающую зигзагообразную 142 и приемную зигзагообразную поверхность 143 соответственно (фиг. 12, 26). Диаграмма 132 и 133 направленности в первом и втором случае будет несимметричной со сжатием в зоне вогнутости и с расширением в зоне выпуклости.

В качестве излучающих элементов в оптоэлектронном узле (фиг. 12) кроме окна 85 могут быть световоды 114-117 и оптическое контактное устройство 113. В качестве приемных элементов в оптоэлектронном узле (фиг. 12) кроме фотодиода 95 могут быть окно 85, световоды 114-117 и оптическое контактное устройство 113.

Кроме рассмотренных конструктивных вариантов (фиг. 21-26) в качестве приемных элементов световых информационных потоков рассматриваемого оптоэлектронного узла (фиг. 12) могут использоваться составные фототранзисторы или торцевые поверхности световодов 78, 80 или разветвителей 77, 79 или светоотражающего модуля с управляемыми характеристиками светоотражения, или светопоглощающего модуля с управляемыми характеристиками светопоглощения, или оптического контактного устройства, или оптического выключателя, снабженными приемными поверхностями указанных выше конфигураций.

Кроме рассмотренных конструктивных вариантов (фиг. 21-26) в качестве излучающих элементов световых информационных потоков рассматриваемого оптоэлектронного узла (фиг. 12) могут использоваться светодиоды или торцевые поверхности световодов 78, 80 или разветвителей 77, 79 или светоотражающего модуля с управляемыми характеристиками светоотражения, или оптического контактного устройства, или оптического выключателя, снабженными излучающими поверхностями указанных выше конфигураций.

В конструктивном варианте оптоэлектронный узел (фиг. 27), выполненный в виде объемного интегрального модуля, содержит основание 144, выполненное в виде печатной платы или интегрального модуля, управляющий модуль 145, выполненный в виде контроллера или процессора с фиксированной или плавающей архитектурой и установленный на верхней поверхности основания 144. Оптоэлектронный модуль также содержит второе основание 146, в котором размещены жидкокристаллический световод 147, снабженный четырьмя оптическими выключателями 148-151, два V-образных жидкокристаллических разветвителя 152 и 153 с тремя выходами, каждый из которых снабжен оптическими выключателями 154 и 155 соответственно, два V-образных жидкокристаллических разветвителя 156 и 157 с двумя выходами, каждый из которых снабжен двумя оптическими выключателями 158, 159 и 160, 161 соответственно, световод 162, снабженный тремя оптическими выключателями 163-165, и световод 166, снабженный одним оптическим выключателем 167.

Световод 147 соединен своим оптическим выключателем 148, размещенным на нижнем входе световода, с окном 168, размещенным на нижней поверхности основания 146, и оптическим выключателем 151, размещенным на верхнем выходе световода, с окном 169, размещенным на верхней поверхности основания 146.

V-образный жидкокристаллический разветвитель 152 с тремя выходами соединен своим оптическим выключателем 154 с окном 170, размещенным на верхней поверхности основания 146, своим левым выходом – с оптическим выключателем 150 световода 147, своим центральным выходом – с оптическим выключателем 167 световода 166, своим правым выходом – с оптическим выключателем 159 V-образного жидкокристаллического разветвителя 156, размещенным на его входе.

V-образный жидкокристаллический разветвитель 153 с тремя выходами соединен своим оптическим выключателем 155 с окном 171, размещенным на нижней поверхности основания 146, своим левым выходом – с оптическим выключателем 149 световода 147, своим центральным выходом с оптическим выключателем 167 световода 166, своим правым выходом – с оптическим выключателем 160 V-образного жидкокристаллического разветвителя 157, размещенным на его входе.

V-образный жидкокристаллический разветвитель 156 с тремя выходами соединен своим оптическим выключателем 159, размещенным на его входе с правым выходом разветвителя 152, своим оптическим выключателем 158, размещенным на его центральном выходе, с окном 172, размещенным на верхней поверхности основания 146, и своим правым выходом с оптическим выключателем 163 световода 162.

V-образный жидкокристаллический разветвитель 157 с тремя выходами соединен своим оптическим выключателем 160, размещенным на его входе с правым выходом разветвителя 153, своим оптическим выключателем 161, размещенным на его центральном выходе, с окном 173, размещенным на нижней поверхности основания 146, и своим правым выходом с оптическим выключателем 165 световода 162.

Световод 162 соединен своим оптическим выключателем 165, размещенным на нижнем входе световода, с окном 174, размещенным на нижней поверхности основания 146, и оптическим выключателем 163, размещенным на верхнем выходе световода 162, с окном 175 размещенным на верхней поверхности основания 146.

Световод 166 соединен своим нижним входом с оптическим выключателем 155 разветвителя 153 и своим верхним выходом с оптическим выключателем 154 разветвителя 152.

Световод 147, разветвители 152 и 156, световод 162 соединены друг с другом в зигзагообразной последовательности в виде зигзагообразного разветвителя 176.

Световод 147, разветвители 153 и 157, световод 162 соединены друг с другом в зигзагообразной последовательности в виде зигзагообразного разветвителя 177.

Выпуклые и вогнутые фрагменты верхней стороны зигзагообразного разветвителя 176 соединены с окнами 169, 170, 172 и 175 основания 146. Выпуклые и вогнутые фрагменты нижней стороны зигзагообразного разветвителя 176 соединены соответственно с выпуклыми и вогнутыми фрагментами верхней стороны зигзагообразного разветвителя 177. Выпуклые и вогнутые фрагменты зигзагообразного разветвителя 177 соединены соответственно с окнами 168, 171, 173 и 174 основания 146.

На нижней поверхности основания 144 дополнительно нанесен коммутирующий слой 178, на который в свою очередь нанесен изолирующий слой диэлектрика 198 с окнами 179-182 с размещенными в них приемными элементами световых информационных потоков в виде фотодиодов 183-186. Окна 169, 170, 172, 175 основания 146 установлены соосно окнам 179-182.

Оптоэлектронный узел снабжен корпусом 187, выполненным в виде контейнера 188 с крышкой 189, в который помещен объемный интегральный модуль, состоящий из двух соединенных между собой оснований 144 и 146, на который размещен управляющий модуль 145. Контейнер 188 и крышка 189 контейнера снабжена устройствами 190 и 191 для внешнего крепления и электрическим 192 и оптическим 193 контактными устройствами для соединения с электрическими световодными цепями соответственно. Электрическое контактное устройство 192 выполнено в виде планарных выводов. В конструктивном варианте оптическое контактное устройство 193 выполнено в виде контактного устройства для соединения с плоскими световодными кабелями, световоды 194 – 197 которого, соединены с окнами 168, 171, 173 и 174 соответственно.

Принцип работы оптоэлектронного узла (фиг. 27) показан на фиг. 28-31.

В исходном состоянии осуществлено соединение (фиг. 28) матричных входов “1” – “4” (194 – 197) оптоэлектронного узла с фотодиодами “1” – “4” (183- 186):
– матричного входа “1” с фотодиодом “2”, при этом соединенный со входом “1” оптический выключатель 148 открыт для соединения с оптическим выключателем 149, оптический выключатель 149 открыт только в прямом направлении для соединения с оптическим выключателем 148 и оптическим выключателем 150, оптический выключатель 150 открыт только для соединения с оптическим выключателем 149 и оптическим выключателем 154, оптический выключатель 151 закрыт, оптический выключатель 154 открыт только для соединения с оптическим выключателем 150 и фотодиодом “2”;
– матричного входа “2” с фотодиодом “4”, при этом соединенный со входом “2” оптический выключатель 155 открыт для соединения с оптическим выключателем 160, оптический выключатель 167 закрыт, оптический выключатель 160 открыт для соединения с оптическим выключателем 155 и оптическим выключателем 159, оптический выключатель 159 открыт только для соединения с оптическим выключателем 160 и оптическим выключателем 163, оптический выключатель 163 открыт только для соединения с оптическим выключателем 159 и фотодиодом “4”;
– матричные входы “3” и “4” отключены от оптоэлектронного узла, при этом оптические выключатели 161 и 164 закрыты, соединенный со входом “4” оптический выключатель 165 открыт для соединения с оптическим выключателем 160, оптический выключатель 160 закрыт для соединения с оптическим выключателем 165.

В результате чего световой информационный поток 198 со входа “1” поступает на фотодиод “2”, световой информационный поток 199 со входа “2” поступает на фотодиод “4”. Матричные входы “3” и “4” отключены от оптоэлектронного узла.

Изменением состояния оптических выключателей 148, 149, 151, 154, 155, 159, 160, 163 осуществлена новая коммутация входов “1” – “4” с фотодиодами “1” – “4” (фиг. 29):
– соединение матричного входа “2” с фотодиодом “1”, при этом соединенный со входом “2” оптический выключатель 155 открыт для соединения с оптическим выключателем 149, оптический выключатель 149 открыт для соединения с оптическим выключателем 155 и оптическим выключателем 150, оптический выключатель 150 открыт для соединения с оптическим выключателем 149 и оптическим выключателем 151, который соединен с фотодиодом “1”, оптический выключатель 151 открыт для соединения с оптическим выключателем 150;
– соединение матричного входа “4” с фотодиодом “3”, при этом оптический выключатель 160 открыт для соединения с оптическим выключателем 165, открыт для соединения с оптическим выключателем 159 и закрыт для соединения с оптическим выключателем 155, оптический выключатель 159 открыт только для соединения с оптическим выключателем 160 и оптическим выключателем 158, оптический выключатель 158 открыт для соединения с оптическим выключателем 159 и фотодиодом “3”, оптический выключатель 163 закрыт.

В результате чего световой информационный поток 200 со входа “2” поступает на фотодиод “1”, световой информационный поток 201 со входа “4” поступает на фотодиод “3”. Матричные входы “1” и “3” отключены от оптоэлектронного узла.

Изменением состояния оптических выключателей 148, 149, 150, 155, 167, 154 осуществлена новая коммутация входов “1” – “4” с фотодиодами “1” – “4” (фиг. 30):
– соединение матричного входа “1” с фотодиодом “1”, при этом соединенный со входом “1” оптический выключатель 148 открыт для соединения с оптическим выключателем 149, оптический выключатель 149 открыт для соединения с оптическим выключателем 148 и оптическим выключателем 150, оптический выключатель 150 открыт для соединения с оптическим выключателем 149 и оптическим выключателем 151, который соединен с фотодиодом “1”, оптический выключатель 151 открыт для соединения с оптическим выключателем 150;
– соединение матричного входа “2” с фотодиодом “2”, при этом соединенный со входом “2” оптический выключатель 155 открыт только для соединения с оптическим выключателем 167, оптический выключатель 167 открыт для соединения с оптическим выключателем 155 и оптическим выключателем 154, оптический выключатель 154 открыт для соединения с оптическим выключателем 167 и фотодиодом “2”.

В результате чего световой информационный поток 202 со входа “1” поступает на фотодиод “1”, световой информационный поток 203 со входа “2” поступает на фотодиод “2”, световой поток 204 поступает со входа “4” на фотодиод “3”. Матричный вход “3” отключен от оптоэлектронного узла.

Изменением состояния оптических выключателей 159-161, 163 – 165 осуществлена новая коммутация входов “1” – “4” с фотодиодами “1” – “4” (фиг. 31):
– соединение матричного входа “3” с фотодиодом “3”, при этом соединенный со входом “3” оптический выключатель 161 открыт для соединения с оптическим выключателем 160, оптический выключатель 160 открыт только для соединения с оптическим выключателем 161 и оптическим выключателем 159, оптический выключатель 159 открыт только для соединения с оптическим выключателем 160 и оптическим выключателем 158, который соединен с фотодиодом “3”, оптический выключатель 158 открыт для соединения с оптическим выключателем 159;
– соединение матричного входа “4” с фотодиодом “4”, при этом соединенный со входом “4” оптический выключатель 165 открыт только для соединения с оптическим выключателем 164, оптический выключатель 164 открыт для соединения с оптическим выключателем 165 и оптическим выключателем 163, оптический выключатель 163 открыт только для соединения с оптическим выключателем 164 и фотодиодом “4”.

В результате чего световой информационный поток 205 со входа “1” поступает на фотодиод “1”, световой информационный поток 206 со входа “2” поступает на фотодиод “2”, световой поток 207 поступает со входа “3” на фотодиод “3”, световой поток 208 поступает со входа “4” на фотодиод “4”.

В конструктивном варианте оптоэлектронный узел (фиг. 32, 33), выполненный в виде объемного интегрального модуля, содержит основание 209, управляющий модуль 210, выполненный в виде контроллера или процессора с фиксированной или плавающей архитектурой и установленный на боковой поверхности основания 209. Управляющий модуль 210 выполнен съемным с возможностью повторной установки на других поверхностях основания. В основании 209 размещены три V-образных жидкокристаллических разветвителя 211 – 213. V-образный разветвитель 211 снабжен двумя входами и двумя выходами. На его входах установлены оптические выключатели 214, 215. Два выхода V-образного разветвителя 211 снабжены оптическими выключателями 216 и 217.

V-образный разветвитель 212 снабжен одним входом и двумя выходами. На его входе размещен оптический выключатель 218. Первый выход V-образного разветвителя 212 соединен с оптическим выключателем 216 V-образного разветвителя 211, второй выход V- образного разветвителя 212 снабжен оптическим выключателем 219.

V-образный разветвитель 213 снабжен одним входом и тремя выходами. На входе V-образного разветвителя 213 размещен оптический выключатель 220, соединенный с оптическим выключателем 218 V-образного разветвителя 212. Первый выход V- образного разветвителя 213 соединен с оптическим выключателем 217 V-образного разветвителя 211, второй выход V-образного разветвителя 213 снабжен оптическим выключателем 221. Третий выход V-образного разветвителя 213 снабжен оптическим выключателем 222.

Оптоэлектронный узел снабжен световодами 223 и 224, выполненными в виде оптических выключателей, которые соединены соответственно с оптическими выключателями 214 и 215 V-образного разветвителя 211.

Оптический выключатель 223 соединен с окном 225 основания 209; оптический выключатель 216 соединен с окном 226 основания 209, оптический выключатель 219 соединен с окном 227 основания 209, оптический выключатель 224 соединен с окном 228 основания 209, оптический выключатель 217 соединен с окном 229 основания 209, оптический выключатель 221 соединен с окном 230 основания 209, оптический выключатель 222 соединен с окном 231 основания 209.

Оптические выключатели 214-224 электрически соединены с управляющим модулем 210.

Окна 225-227 размещены на верхней поверхности основания 209. Окна 228-231 размещены на нижней поверхности основания 209.

В окне 225 основания 209 установлен излучающий элемент 232 в виде лазера. В окне 226 основания 209 установлен светоотражающий модуль 233 с управляемыми характеристиками светоотражения. В конструктивном варианте модуль 233 может быть выполнен в виде светопоглощающего модуля с управляемыми характеристиками светопоглощения. В окне 227 основания 209 установлено контактное устройство 234 в виде оптоволоконного соединителя. В окне 228 основания 209 установлено контактное устройство 235 в виде оптоволоконного соединителя. В окне 229 основания 209 установлен светоотражающий модуль 236 с управляемыми характеристиками светоотражения и светопоглощения. В конструктивном варианте модуль 236 может быть выполнен в виде светопоглощающего модуля с управляемыми характеристиками светопоглощения.

Модуль 236 выполнен съемным с возможностью повторной установки в других окнах основания 209. В окне 230 основания 209 установлено контактное устройство 237 в виде оптоволоконного соединителя. В окне 231 основания 209 установлено контактное устройство 238 в виде оптоволоконного соединителя.

Световод 223 в виде оптического выключателя, разветвитель 211, снабженный оптическими выключателями 214 и 216, и разветвитель 212, снабженный оптическими выключателями 218 и 219, образуют верхний зигзагообразный жидкокристаллический разветвитель.

Световод 224 в виде оптического выключателя, разветвитель 211, снабженный оптическими выключателями 215 и 217, и разветвитель 213, снабженный оптическими выключателями 220 и 222, образуют нижний зигзагообразный жидкокристаллический разветвитель.

Верхняя сторона верхнего зигзагообразного разветвителя своими выпуклыми и вогнутыми фрагментами соединена с окнами 225- 227. Нижняя сторона верхнего зигзагообразного разветвителя своими выпуклыми фрагментами в виде оптических выключателей 214 и 218 соединена с выпуклыми фрагментами в виде оптических выключателей 215 и 220 верхней стороны нижнего зигзагообразного разветвителя. Нижняя сторона нижнего зигзагообразного разветвителя своими выпуклыми и вогнутыми фрагментами соединена с окнами 228-231.

В конструктивном варианте оптоэлектронный узел (фиг. 32), снабженный съемными узлами 210 и 236, выполнен с возможностью изменения функциональных возможностей (фиг. 34, 35). На боковой поверхности основания дополнительно установлены окна 239 и 240, соединенные с оптическими выключателями 215 и 214 соответственно. Съемный управляющий модуль 210 выполнен с возможностью установки на верхней поверхности основания 209. Съемный модуль 236 заменен на съемный фотодиод 241, выполненный в виде приемного элемента световых информационных потоков.

Подавая соответствующие управляющие напряжения с управляющего модуля 210, можно осуществить следующую коммутацию светового информационного потока 242, поступающего через окно 240 (фиг. 36).

Оптический выключатель 214 открыт для соединения с окном 240 основания 209 и через V-образный разветвитель 211 с оптическим выключателем 216. Оптический выключатель 216 открыт для соединения через V-образный разветвитель 212 с оптическим выключателем 218. Оптический выключатель 218 открыт для соединения с оптическим выключателем 220 V-образного разветвителя 213. Оптический выключатель 220 открыт для соединения с оптическим выключателем 217 V-образного разветвителя 211. При этом оптический выключатель 223 V-образного разветвителя 211 закрыт для соединения с оптическим выключателем 214. Оптический выключатель 218 закрыт для соединения с оптическим выключателем 219. Оптический выключатель 220 закрыт для соединения с оптическим выключателем 222. Оптический выключатель 217 закрыт для соединения с оптическим выключателем 215. Оптический выключатель 215 закрыт для соединения с окном 239 и с оптическим выключателем 217.

В результате световой поток 242, поступающий через окно 240 основания, сначала поступает в оптический выключатель 214, затем через V-образный разветвитель 211 в оптический выключатель 216. В модуле 233 осуществляется управляемое светоотражение или светопоглощение светового потока. При необходимости может быть осуществлено полное или частичное светоотражение светового потока. Далее световой поток поступает через V-образный разветвитель 212 в оптический выключатель, в котором осуществляется переотражение светового потока 242 в оптический выключатель 220 V-образного разветвителя 213, откуда этот световой поток поступает в оптический выключатель 217 V-образного разветвителя 211. Из оптического выключателя 217 световой поток 242 через окно 229 поступает на вновь установленный фотодиод 241. Таким образом, световой поток, осуществив циркуляцию в V-образных разветвителях 211 – 213, поступил на фотодиод 241.

В конструктивном варианте оптоэлектронный узел (фиг. 37) содержит основание 243, выполненное в виде объемного интегрального модуля, и два управляющих модуля 244 и 245, выполненные в виде процессоров с фиксированной или плавающей архитектурой и установленные на боковых поверхностях объемного интегрального модуля 243.

Указанный оптоэлектронный узел снабжен корпусом 246, выполненным в виде контейнера 247 с двумя боковыми крышками 248 и 249, в котором размещен объемный интегральный модуль 243. Контейнер 247 снабжен устройствами 250, 251 для внешнего крепления, электрическими контактными устройствами 252 – 255 для соединения с электрическими цепями и оптическими контактными устройствами 256, 257 для соединения со световодными цепями или волоконно-оптическими цепями соответственно. Электрические контактные устройства 252-255 выполнены в виде планарных выводов. Контактные устройства 256, 257 для соединения световодных цепей выполнены в виде контактного устройства для соединения с плоскими световодными кабелями или световодными лентами, или световодными планарными выводами, световоды 258 – 261 которых соединены с окнами 262-265 соответственно.

В центральной части объемного интегрального модуля 243 размещен первый V-образный жидкокристаллический разветвитель 266 с двумя входами и двумя выходами, соединенный через окна 262 и 263 со световодами 258 и 259 соответственно и через окна 267 и 268 со светодиодами 269 и 270 соответственно.

Для управления световыми потоками на входах V-образного разветвителя 266 размещены оптические выключатели 271 и 272, соединенные с окнами 258 и 259 соответственно. На выходах V-образного разветвителя 266 для управления световыми потоками размещены оптические выключатели 273 и 274, соединенные с окнами 267 и 268 соответственно.

В центральной части объемного интегрального модуля 243 размещен второй V-образный жидкокристаллический разветвитель 275 с двумя входами и двумя выходами, соединенный через световоды 296 и 297 с оптическими выключателями 273 и 274 V-образного разветвителя 266 и через окна 264 и 265 со световодами 260 и 261 соответственно.

Для управления световыми потоками на входах V-образного разветвителя 275 размещены оптические выключатели 276 и 277, соединенные с оптическими выключателями 273 и 274 соответственно. На выходах V-образного разветвителя 275 для управления световыми потоками размещены оптические выключатели 278 и 279, соединенные с окнами 264 и 265 соответственно и с окнами 280 и 281, соединенными в свою очередь с фотодиодами 282 и 283 соответственно.

Светодиоды 269 и фотодиоды 282 установлены внутри многослойной структуры 284, размещенной на левой боковой поверхности объемного интегрального модуля 243. Светодиоды 270 и фотодиоды 283 установлены внутри многослойной структуры 285, размещенной на правой боковой поверхности объемного интегрального модуля 243.

Многослойная структура 284 содержит электрические коммутационные слои 286, которые через контактные площадки 287 и проводники 288 соединены со светодиодом 269, фотодиодом 282 и с управляющим модулем 244, размещенным на изоляционном слое 292.

Многослойная структура 285 содержит электрические коммутационные слои 289, которые через контактные площадки 290 и проводники 291 соединены со светодиодом 270, фотодиодом 283 и с управляющим модулем 245, размещенным на изоляционном слое 293.

Управляющий модуль 244 через проводники 294 соединен с планарными выводами 252 и 253. Управляющий модуль 245 в свою очередь через проводники 295 соединен с планарными выводами 254 и 255.

Разветвители 266 и 275, а также световоды 296 и 297 формируют два зигзагообразных жидкокристаллических разветвителя, правый из которых соединен своими выпуклыми и вогнутыми фрагментами с окнами 267 и 280, левый из которых своими выпуклыми и вогнутыми фрагментами соединен с окнами 268 и 281, а между собой указанные зигзагообразные разветвители соединены выпуклыми фрагментами в виде оптических выключателей 271, 276 и 272, 277 соответственно.

В конструктивном варианте оптоэлектронный узел (фиг. 38) содержит два основания 298 и 299 в виде коммутационных плат, размещенных параллельно друг другу. Между платами установлены объемные оптоэлектронные модули 300 и 301, в каждом из которых размещены соединенные между собой V-образные жидкокристаллические разветвители 302 и 303 соответственно. V-образный жидкокристаллический разветвитель 302 выполнен с одним входом и пятью выходами (см. сечение Д-Д, фиг.39). V-образный жидкокристаллический разветвитель 303 выполнен с одним входом и тремя выходами. Вход разветвителя 302 соединен через окно 304 со световодом 305, установленным в основании 298. Основание 298 может быть выполнено в виде оптического контактного устройства для соединения со световодными лентами.

Первый выход разветвителя 302 соединен через оптический выключатель 306 и окно 307 с лазером или светодиодом 308. Второй центральный выход разветвителя 302 соединен через оптический выключатель 309 и окно 310 с лазером или светодиодом 311. Третий выход разветвителя 302 соединен через оптический выключатель 312 и окно 313 с первым выходом V-образного жидкокристаллического разветвителя 303 (см. фиг. 40). Четвертый выход (см. фиг. 39) разветвителя 302 соединен через оптический выключатель 314 и окно 315 с лазером или светодиодом 316. Пятый выход разветвителя 302 соединен через оптический выключатель 317 и окно 318 с лазером или светодиодом 319. Лазеры или светодиоды 308, 311, 316 и 319 выполнены в виде модулей с возможностью съема и повторной установки или с возможностью возвратно-поступательного или вращательного перемещения.

Первый выход V-образного жидкокристаллического разветвителя 303 соединен через оптический выключатель 320 и окно 313 с третьим выходом V-образного жидкокристаллического разветвителя 302. Второй центральный выход разветвителя 303 соединен через оптический выключатель 321 и окно 322 с фотодиодом 323. Третий выход разветвителя 303 соединен через оптический выключатель 324 и окно 325 с фотодиодом 326. В конструктивном варианте окна 322 и 325 могут быть выполнены в виде оптических жидкокристаллических выключателей. Фотодиоды 323 и 326 размещены в интегральном модуле на подложке 327 с коммутационными слоями 328. Вход V-образного разветвителя 303 соединен через окно 329 со световодом 330, установленным в основании 299. Основание 299 может быть выполнено в виде контактного устройства для соединения со световодными лентами или кабелями.

Управляющий модуль 331, выполненный в виде процессора и/или усилителя электрических сигналов, размещен между основаниями 298, 299 и закреплен на боковых поверхностях модуля 301 и подложки 327. Управляющий модуль 331 электрически соединен с модулями 300, 301 и оптическими выключателями 306, 309, 312, 314, 317, 320, 321, 324.

Соединенные друг с другом разветвители 302 и 303 выполнены в виде множества зигзагообразных разветвителей, соединенных одной стороной через окно 304 со световодом 305 и другой стороной через окно 329 со световодом 330.

Оптоэлектронный узел (фиг. 38) предназначен для усиления и преобразования световых информационных потоков. Этот оптоэлектронный узел позволяет осуществить переход светового информационного потока с одной частоты излучения на другую частоту.

Оптоэлектронный узел (фиг. 38) может работать в двух основных режимах.

В первом режиме на вход световода 330 подается оптический световой поток 332, который при определенном угле отражения, зависящем от угла отклонения первого выхода V-образного жидкокристаллического разветвителя 303 относительно внутренней поверхности отражения световода 330. Условие входа светового потока 332 в первый выход разветвителя 303 – это равенство угла отражения светового потока углу отклонения первого выхода разветвителя 303 относительно отражающей поверхности световода 330.

При выполнении этого условия световой поток 332 проходит через первый выход V-образного жидкокристаллического разветвителя 303, оптический выключатель 320, окно 313, третий выход V-образного жидкокристаллического разветвителя 302 и окно 304 в световод 305.

Во втором режиме оптические выключатели 320 и 312 закрыты. Изменением угла входа световых потоков 333 и 334 в световод 330 осуществляют их подачу на светодиоды 326 и 323 соответственно. Указанные световые потоки в светодиодах преобразуются в электрические информационные сигналы, которые восстанавливаются и усиливаются в управляющем модуле 331. Далее восстановленный сигнал поступает на лазеры или светодиоды 308, 311, 316 и 319 (фиг. 38, 39), в которых осуществляется преобразование электрических сигналов в оптические световые потоки. Управление сформированными в лазерах или светодиодах 308, 311, 316 и 319 световыми потоками осуществляется с помощью оптических выключателей 306, 309, 314 и 317, включение и выключение которых производится управляющим модулем 331. Например, при подаче электрического сигнала с управляющего модуля 331 на лазер или светодиод 316 формируется световой поток 335, который проходит через открытый оптический выключатель 314 и окно 304 в световод 305. При этом оптические выключатели 306, 309, 312 и 317 закрыты для прохождения световых потоков (фиг. 38, 41). Закрытие оптических выключателей 306, 309, 312 и 317 осуществляется подачей управляющего напряжения на управляющие прозрачные или полупрозрачные электроды 336 и 337, например 2,5 В, которые размещены в V-образном жидкокристаллическом разветвителе 302 (фиг. 41). Управляющие электроды 336 и 337 расположены напротив друг друга с размещением между ними жидкокристаллического материала 339 с возможностью формирования между указанными электродами управляющими напряжениями, подаваемыми с управляющего модуля 331, оптически непрозрачной зоны 340 в жидкокристаллическом материале 339. Управляющие электроды 336 и 337 расположены в сечении световода V-образного жидкокристаллического разветвителя под углом к внутренним светоотражающим поверхностям 338 в виде многослойной структуры в последовательности: жидкокристаллический материал 341, прозрачный или полупрозрачный электрод 337, жидкокристаллический материал 339, прозрачный или полупрозрачный электрод 336, жидкокристаллический материал 342.

В конструктивном варианте оптоэлектронный узел (фиг. 42) содержит основание 343, соединенное с управляющим модулем 344. В основании 343 размещен V-образный разветвитель 345 с одним входом и тремя выходами.

Вход разветвителя 345 соединен с конусообразным окном 346, соединенным с управляющим модулем 344. Первый левый выход V-образного разветвителя 345 соединен с окном 347, которое в свою очередь соединено со световодом 348, являющимся первым выходом оптоэлектронного узла. Второй правый выход V-образного разветвителя 345 соединен с окном 349, которое в свою очередь соединено со световодом 350, являющимся вторым выходом оптоэлектронного узла. Третий центральный выход V- образного разветвителя 345 соединен с окном 351, в котором размещен оптический жидкокристаллический выключатель 352, который является третьим выходом оптоэлектронного узла. Окна 347, 349, 351 могут быть выполнены круглой, цилиндрической, эллипсообразной, многоугольной, прямоугольной, пирамидальной, конусообразной ступенчатой, произвольной криволинейной формы.

Световоды 348 и 350 выполнены из оптоволоконного материала со светоотражающим покрытием. Полости 353 V-образного разветвителя 345 заполнены жидкокристаллическим материалом 354. Внутренние поверхности 355 V-образного разветвителя 345 и световодов 348 и 350 изготовлены светоотражающими.

Управляющие электроды 356 и 357 оптического жидкокристаллического выключателя 352 расположены в сечении центрального выхода V-образного разветвителя 345 перпендикулярно к внутренним светоотражающим поверхностям 355 в виде многослойной структуры в последовательности: прозрачный или полупрозрачный электрод 356, жидкокристаллический материал 358, прозрачный или полупрозрачный электрод 357, жидкокристаллический материал 354.

Закрытие оптического выключателя 352 осуществляется подачей управляющего напряжения на управляющие прозрачные или полупрозрачные электроды 356 и 357, например 2,5 В с управляющего модуля 344 электрически соединенного с электродами 356 и 357. Управляющие электроды 356 и 337 расположены напротив друг друга с размещением между ними жидкокристаллического материала 358 с возможностью формирования между указанными электродами управляющими напряжениями, подаваемыми с управляющего модуля 344, оптически непрозрачной зоны 359 в жидкокристаллическом материале 358.

В окне 346, выполненном конусообразной формы, размещена многослойная дифракционная решетка 360, состоящая из многослойной структуры с нанесенными друг над другом группами прозрачных электродов. Первая группа состоит из прозрачных электродов 361 и 367. Электрод 361 размещен в жидкокристаллическом материале 354. Электрод 367 размещен в сечении окна 346. Между первой группой электродов 361 размещена третья группа управляющих прозрачных электродов 363 и 365 с возможностью формирования между указанными электродами управляющими напряжениями, подаваемыми с управляющего модуля 344, оптически непрозрачных зон, при этом третья группа электродов 363 и 365 размещена между электродами 361 и 367 первой группы в виде многослойной структуры в последовательности: электрод первой группы, жидкокристаллический слой, электрод третьей группы, жидкокристаллический слой, электрод первой группы.

Общая последовательность размещения электродов первой и третьей группы выполнена в следующем порядке: жидкокристаллический материал 354, прозрачный электрод 361, жидкокристаллический материал 362, прозрачный электрод 363, жидкокристаллический материал 364, прозрачный электрод 365, жидкокристаллический материал 366, общий прозрачный электрод
367. Объединенные группы 368 и 369 прозрачных электродов первой и третьей группы размещены в дифракционной решетке 360 на расстоянии d друг от друга.

Управляющий модуль 344 содержит электрическое контактное устройство (не показано) и окно 370 в виде полости ступенчатой формы с размещенными в ней оптическими выключателями 371-375, с которыми соединены соответственно фотодиод 376, светодиод 377, световод 378, светодиод 379 и фотодиод 380. Оптические выключатели 371-375 выполнены с одним общим прозрачным электродом 367, под которым размещены управляющие прозрачные электроды 381 – 385, которые нанесены, в свою очередь, соответственно на фотодиод 376, светодиод 377, световод 378, светодиод 379 и фотодиод 380. Между указанными электродами 381 – 385 и общим электродом 367 размещен жидкокристаллический материал 386 с возможность формирования между управляющими электродами 381-385 и общим электродом 367 оптически непрозрачных зон. Закрытие оптических выключателей 371-375 осуществляется подачей управляющего напряжения с управляющего модуля 344.

Оптические выключатели 371-375 в конструктивном варианте могут быть выполнены в виде дифракционной решетки.

Световод 378 выполнен из оптоволоконного материала со светоотражающим покрытием и является входом оптоэлектронного узла. В конструктивном варианте световод 378 может быть выполнен в виде оптического контактного устройства.

Фотодиоды 376 и 380, светодиоды 377 и 379, световод 378 могут быть размещены в окне 370 в матричном порядке, вдоль концентрических линий, вдоль прямой или ломаной линии, или вдоль зигзагообразной кривой, или в хаотичном порядке.

V-образный разветвитель 345, соединенный со световодами 348, 350 и 378 образует зигзагообразный разветвитель, выпуклой стороной соединенный с окном 370, а вогнутой стороной – с окном 351.

Первый режим работы оптоэлектронного узла (фиг. 42). Оптические выключатели 352, 371, 372, 374, 375 закрыты. На вход оптоэлектронного узла через световод 378 подается световой информационный поток 387 со спектром f. На дифракционной решетке 360 осуществляется фильтрация светового информационного светового потока с выделением составляющих спектра f₁ и f₂ в виде световых информационных потоков 388 и 389 соответственно, выходящих из оптоэлектронного узла через световоды 348 и 350 соответственно.

Второй режим работы оптоэлектронного узла (фиг.43). Оптические выключатели 352, 371, 373, 375 закрыты. Оптические выключатели 372 и 374 открыты. Светодиоды 377 и 379 излучают световые потоки 390 и 391 частотой f₃, которые переотражаются через открытую дифракционную решетку 360 без изменения частоты в виде световых потоков 392 и 393, выходящих через световоды 348 и 350 соответственно.

Третий режим работы оптоэлектронного узла (фиг. 44). Оптические выключатели 372, 374, 375 закрыты. Оптические выключатели 352, 372 и 374 открыты. На вход оптоэлектронного узла через световод 348 подается световой информационный поток 394 со спектром f. За счет эффектов отражения и фильтрации светового потока 394 от дифракционной решетки 360 осуществляется его разделение на отраженные световые потоки 395 и 396 со спектром f и выделение составляющей спектра f₄ в виде световых информационных потоков 397 и 398, поступающих соответственно на фотодиод 376 и световод 378.

В конструктивном варианте (фиг. 44, 45) для улучшения условий разнонаправленного переотражения световых информационных потоков дифракционная решетка 360 оптоэлектронного узла может дополнительно содержать выпуклый 399, вогнутый 400 и зигзагообразный электрод 401. В конструктивном варианте прозрачные или полупрозрачные электроды дифракционной решетки 360 могут быть выполнены также с угловым углублением или с угловым выступом.

Для расширения функциональных возможностей оптоэлектронный узел дополнительно содержит фотодиод 402 и светодиод 403, размещенные на внутренней поверхности 355 V-образного разветвителя 345 или боковой поверхности окна 346.

В конструктивном варианте оптоэлектронный узел (фиг. 46) содержит основание 404, соединенное с управляющим модулем 405. В основании 404 размещены V-образный разветвитель 406 с одним входом и тремя выходами.

Вход разветвителя 406 соединен с конусообразным окном 407, соединенным с управляющим модулем 405. Первый левый выход V-образного разветвителя 406 соединен с окном 408, которое в свою очередь соединено со световодом 409, являющимся первым выходом оптоэлектронного узла. Второй правый выход V-образного разветвителя 406 соединен с окном 410, которое в свою очередь соединено со световодом 411, являющимся вторым выходом оптоэлектронного узла. Третий центральный выход V-образного разветвителя 406 соединен с окном 412, в котором размещен оптический жидкокристаллический выключатель 413, который является третьим выходом оптоэлектронного узла.

Световоды 409 и 411 выполнены из оптоволоконного материала. В полостях 414 и 415 первого и второго выхода V-образного разветвителя 406 размещены оптически прозрачные линзы 416 и 417 соответственно. Полость 418 центрального выхода V-образного разветвителя 406 заполнена жидкокристаллическим материалом 419. Внутренние поверхности 420 полости 418 изготовлены светоотражающими.

Управляющие электроды 421 и 422 оптического жидкокристаллического выключателя 413 расположены в сечении центрального выхода V-образного разветвителя 406 перпендикулярно к внутренним светоотражающим поверхностям 420 в виде многослойной структуры в последовательности: прозрачный или полупрозрачный электрод 421, жидкокристаллический материал 424, прозрачный или полупрозрачный электрод 422, жидкокристаллический материал 419.

Закрытие оптического выключателя 413 осуществляется подачей управляющего напряжения на управляющие прозрачные или полупрозрачные электроды 421 и 422, например 2,5 В с управляющего модуля 405. Управляющие электроды 421 и 422 расположены напротив друг друга с размещением между ними жидкокристаллического материала 423 с возможностью формирования между указанными электродами управляющими напряжениями, подаваемыми с управляющего модуля 405, оптически непрозрачной зоны 424 в жидкокристаллическом материале 424.

В полости 418, заполненной жидкокристаллическим материалом 419, соосно с окном 412 размещена дифракционная решетка 425 с возможностью изменения ее конфигурации управляющими напряжениями, подаваемыми на группы управляющих электродов 426 и 427 с управляющего модуля 405. При подаче управляющего напряжения между электродами формируется оптически непрозрачная зона с возможность светоотражения световых информационных потоков. Плоскость дифракционной решетки 425 размещена перпендикулярно электродам 421 и 422 оптического выключателя 413.

Управляющий модуль 405 содержит окно 428 в виде полости конической или пирамидальной формы с размещенными в ней жидкокристаллическим оптическим выключателем 429 и фотодиодами 430 и 431. Фотодиоды 430 и 431 размещены на боковой поверхности окна 428.

Оптический выключатель 429 выполнен в виде двух прозрачных электродов 432 и 433, размещенных один над другим, между которыми размещен жидкокристаллический материал 434 с возможностью формирования в нем оптически непрозрачной зоны 435 (фиг. 47) управляющими напряжениями, например 2,5 В, подаваемыми с управляющего модуля 405. Оптически непрозрачная зона 435 выполнена светоотражающей.

В центре управляющего модуля 405 размещено второе окно 436 конической формы, в котором размещена оптическая линза 437. Оптический выключатель 429 размещен соосно с окном 436, дифракционной решеткой 425 и установлен с возможностью перекрытия световых информационных потоков 438, поступающих из полости 418, заполненной жидкокристаллическим материалом 419, через оптический выключатель 429 в окно 436.

Управляющий модуль 405 снабжен электрическим контактным устройством 439 для осуществления обмена информацией в виде электрических сигналов с другими электронными устройствами. Управляющий модуль 405 электрически соединен с электродами 421, 422, 432, 433.

Первый режим работы оптоэлектронного узла (фиг. 46). Оптический жидкокристаллический выключатель 413 закрыт. Оптический жидкокристаллический выключатель 429 открыт. Световой информационный поток 438 поступает через световод 409 и оптически прозрачную линзу 416 в полость 418, заполненную жидкокристаллическим материалом 419. Далее световой поток 438 через открытый оптический выключатель поступает в окно 436 и через оптически прозрачную линзу 437 на выход оптоэлектронного узла.

Второй режим работы оптоэлектронного узла (фиг. 47). Оптический жидкокристаллический выключатель 413 закрыт. Оптический жидкокристаллический выключатель 429 также закрыт. Световой информационный поток 438, поступающий в оптоэлектронный узел через световод 409, падает на светоотражающую поверхность оптического выключателя 429, сформированную оптически непрозрачной зоной 435, и переотражается через оптически прозрачную линзу 417 в полость 415 и затем поступает на выход в световод 411. Дифракционная решетка 425 в данном случае может быть использована для устранения аббераций на периферии светового потока и дополнительной фильтрации полезного светового информационного потока.

Третий режим работы оптоэлектронного узла (фиг. 48). Оптический жидкокристаллический выключатель 413 открыт. Оптический жидкокристаллический выключатель 429 закрыт. Световой информационный поток 440, имеющий спектр f, поступает в оптический выключатель 413 и, переотражаясь от светоотражающей поверхности 420, подает на дифракционную решетку 425, выполненную с возможностью отражения световых потоков от оптически непрозрачных зон, сформированных между управляющими электродами 426 и 427 управляющими напряжениями. Далее на дифракционной решетке 425 осуществляется фильтрация светового информационного светового потока 440 с выделением составляющей спектра f₅ в виде светового информационного потока 441, поступающего после переотражения от светоотражающей поверхности оптического выключателя 429 через оптически прозрачную линзу 416 на выход в световод 409. Отраженный от дифракционной решетки 425 световой информационный поток 440 после переотражения от светоотражающей поверхности оптического выключателя 429 через оптически прозрачную линзу 417 на выход в световод 411.

В конструктивном варианте оптоэлектронного узла (фиг. 49) световод 442 может быть размещен в центре в окна 443 основания 444, а фотодиоды 445, 446 и светодиоды 447, 448 могут быть размещены в матричном порядке. Основание 444 может быть выполнено в виде управляющего модуля с центральным отверстием. Фотодиоды 445, 446 и светодиоды 447, 448 могут быть выполнены прямоугольной формы.

В конструктивном варианте оптоэлектронного узла (фиг. 50) фотодиоды 449, световоды 450 и светодиоды 451 могут быть размещены в окне 452 основания 453 в матричном порядке. Основание 453 может быть выполнено в виде управляющего модуля с отверстиями.

В конструктивном варианте оптоэлектронного узла (фиг. 51) фотодиоды 454 и светодиоды 455 могут быть размещены в окне 456 основания 457 в концентрическом порядке, при этом дополнительное окно 458 размещено в центре концентрических окружностей 459. Основание 457 может быть выполнено в виде управляющего модуля с центральным отверстием. Фотодиоды 454 и светодиоды 455 могут быть выполнены круглой формы.

В конструктивном варианте оптоэлектронного узла (фиг. 52) фотодиод 460, световод 461 и светодиод 462 могут быть размещены вдоль прямой линии 463 в окне эллипсообразной формы 464 основания 465. Основание 465 может быть выполнено в виде управляющего модуля с центральным отверстием.

В конструктивном варианте оптоэлектронного узла (фиг. 53) фотодиод 466, световод 467 и светодиод 468 могут быть размещены вдоль ломаной линии или зигзагообразной кривой 469 в окне многоугольной формы 470 основания 471. Основание 471 может быть выполнено в виде управляющего модуля с центральным отверстием.

В конструктивном варианте оптоэлектронного узла (фиг. 54) фотодиоды 472 и светодиоды 473 могут быть размещены в окне концентрической формы 474 основания 475 вдоль замкнутых эллипсообразных кривых 476. Фотодиоды 472 и светодиоды 473 могут быть выполнены эллипсообразной формы.

В конструктивном варианте оптоэлектронного узла фотодиоды, светодиоды, лазеры и световоды могут быть размещены в окне произвольной криволинейной формы основания в хаотичном порядке. Фотодиоды, светодиоды, лазеры могут быть выполнены произвольной криволинейной формы.

В конструктивном варианте оптоэлектронный узел (фиг. 55) содержит основание 477, в котором размещены зигзагообразный разветвитель 478, выполненный в виде световода из оптоволоконного материала со светоотражающим покрытием, соединенный своими выпуклыми фрагментами 479-482 с оптическими жидкокристаллическими выключателями 482-485 соответственно. Светоотражающее покрытие световода в местах соединения с оптическими выключателями 482-485 отсутствует. Выпуклые фрагменты 479-482 световода 478 фактически представляют собой V-образные разветвители, выполненные из оптоволоконного материала. В свою очередь оптические жидкокристаллические выключатели 482 – 485 соединены с лазером 486, фотодиодом 487, лазером 488 и фотодиодом 489 соответственно. Лазеры 486 и 488, фотодиоды 487 и 489 установлены в окнах 490 – 493 электрически соединенных друг с другом многослойных коммутационных плат 494 и 495. На коммутационной плате 494 установлен управляющий модуль 496 в виде процессора или контроллера, электрически соединенный с лазерами 486, 488, фотодиодами 487, 489 и оптическими выключателями 482-485 и управляющий режимами их работы через электрические соединения 504 и 505.

Оптоэлектронный узел установлен в корпусе 497, в котором также размещены входные 498 и выходные 499 световоды, которые снабжены оптическими жидкокристаллическими выключателями 500 и 501 соответственно. Корпус 496 также снабжен электрическими контактными устройствами 502. Для удобства эксплуатации корпус 496 снабжен крышкой 503.

Первый режим работы оптоэлектронного узла (фиг. 55) связан с подачей на его вход через световод 498 светового информационного потока 506. Контроль прохождения светового информационного потока 506 внутри зигзагообразного разветвителя 478 осуществляется фотодиодами 487 и 489. После прохождения через зигзагообразный разветвитель 478 световой информационный поток поступает на выход оптоэлектронного узла в световод 499.

Второй режим работы оптоэлектронного узла (фиг. 56) связан с формированием светового информационного потока 507 одним из лазеров 488 данного оптоэлектронного узла, работой которого управляет управляющий модуль 496. В разветвителе 481, представляющем выпуклую часть зигзагообразного разветвителя 478, происходит разделение светового информационного потока 507 на два направления, которые поступают на выходные световоды 498 и 499 оптоэлектронного узла. Контроль прохождения светового информационного потока 507 внутри зигзагообразного разветвителя 478 осуществляется фотодиодами 487 и 489.

В конструктивном варианте оптоэлектронный узел (фиг. 57) представляет собой лазерную систему. Лазерная система содержит основание 508 с размещенными в нем входами 509 и 510 (“10” и “5” соответственно), которые соединены с зигзагообразным жидкокристаллическим разветвителем 511. Входы “10” и “5”, являющиеся приемными элементами лазерной системы, выполнены в виде световодов из оптоволоконного материала со светоотражающим покрытием 512. Зигзагообразный жидкокристаллический разветвитель 511 выполнен из четырех последовательно соединенных друг с другом своими боковыми выходами V-образных жидкокристаллических разветвителей 513-516 (фиг. 58) с одним входом и тремя выходами каждый. Зигзагообразная форма разветвителя 511 образуется путем разворота разветвителя 514 относительно разветвителя 513 на 180^o, разветвителя 515 относительно разветвителя 514 – на 180^o и разветвителя 516 относительно разветвителя 515 на 180^o. Внутренние поверхности 517 зигзагообразного жидкокристаллического разветвителя 511 выполнены светоотражающими.

На входе каждого V-образного разветвителя 513 – 516 установлен соответственно жидкокристаллический оптический выключатель 518 – 521 (фиг. 57, 58). Оптический выключатель 518 (фиг. 58), выполненный в виде группы управляющих прозрачных электродов 522, 523, расположенных напротив друг друга с размещением между ними жидкокристаллического материала 524 и установленными с возможностью формирования между указанными электродами управляющими напряжениями, подаваемыми с управляющих модулей 525, 526 (фиг. 57, 58) оптически непрозрачной зоны 527 в жидкокристаллическом материале 528. Оптически непрозрачная зона 527 выполнена светоотражающей. Управляющие электроды 522, 523 расположены на внутренних светоотражающих поверхностях 517 V-образного разветвителя 513, а также в сечении центрального выхода 529 разветвителя 513, в виде многослойной структуры в последовательности: жидкокристаллический слой 530, электрод 523, жидкокристаллический слой 528, электрод 522.

Оптический жидкокристаллический выключатель 518 (фиг. 58) содержит также вторую группу управляющих прозрачных электродов 531, 532, которые нанесены на управляющий электрод 523 один над другим внахлестку с образованием ими общей зоны перекрытия, в которой между электродами размещен слой диэлектрика 533. Последовательность нанесения прозрачных электродов 531 и 532: светоотражающее покрытие 517 одной стороны полости зигзагообразного жидкокристаллического разветвителя 513, прозрачный электрод 523, диэлектрик 533, прозрачные электроды 531 и 532, жидкокристаллический слой 528, прозрачный электрод 522, светоотражающее покрытие 517 другой стороны полости зигзагообразного жидкокристаллического разветвителя 513.

Наличие второй группы электродов 531, 532 позволяет сформировать неразрывные оптические непрозрачные зоны 534, 527 и 535 в жидкокристаллическом слое 528 при подаче на электроды 522, 523 и 531, 532 управляющих напряжений с управляющих модулей 525 и 526 соответственно 5 В и 2,5 В. Оптически непрозрачные зоны 534, 535 выполнены светоотражающими.

Центральный выход 529 V-образного разветвителя 513 выполнен в виде оптического жидкокристаллического выключателя 536, который выполнен в виде группы управляющих прозрачных электродов 537 и 523, нанесенных в последовательности: прозрачный электрод 537, жидкокристаллический материал 530, прозрачный электрод 523. Оптический выключатель 536 выполнен с возможностью формирования оптически непрозрачной зоны при подаче на электроды 523 и 537 напряжения 2,5 В с управляющего модуля 526. Оптический жидкокристаллический выключатель 536, соединенный с вогнутым фрагментом зигзагообразного жидкокристаллического разветвителя 511, соединен с окном 538 основания 539, соединенного с основанием 508 и электрически соединенного с управляющим модулем 526. В окне 538 установлена светоизлучающая матрица 540 из перестраиваемых РБО- или РОС-лазеров, в центре которой установлен выходной световод 541 (“9”).

Вход V-образного разветвителя 513, являющийся выпуклым фрагментом зигзагообразного жидкокристаллического разветвителя 511, соединен с окном 542 основания 543, соединенного с основанием 508 и электрически соединенного с управляющим модулем 525. В окне 542 установлена светоизлучающая матрица 540 из перестраиваемых РБО- или РОС-лазеров, в центре которой размещен выходной световод 544 (“1”).

Светоизлучающая матрица 540 (фиг. 59), установленная в окне 538 основания 540, содержит группу перестраиваемых РБО- или РОС-лазеров 545-550. На указанные лазеры нанесен общий прозрачный управляющий электрод 551, на который последовательно нанесен слой жидкокристаллического материала 552 и затем нанесена группа прозрачных электродов 553-557 с возможностью формирования раздельных оптически непрозрачных зон 558 с помощью подаваемых на управляющие электроды 551, 553-557 напряжений 2,5 В с управляющего модуля 526. Оптически непрозрачные зоны 558 выполнены светоотражающими. В конструктивном варианте оптически непрозрачные зоны 558, формируемые между электродами 551 и 553-557 могут быть выполнены в виде дифракционной решетки, управляемой напряжениями, подаваемыми управляющими модулями 525 и 526.

Прозрачный электрод 553 установлен с возможностью закрытия оптически непрозрачной зоной 558 светового потока от лазеров 545 и 546. Прозрачный электрод 554 установлен с возможностью закрытия оптически непрозрачной зоной 558 светового потока от лазера 547. Прозрачный электрод 555 установлен с возможностью закрытия оптически непрозрачной зоной 558 светового потока в световод 541. Прозрачный электрод 556 установлен с возможностью закрытия оптически непрозрачной зоной 558 светового потока от лазера 548. Прозрачный электрод 557 установлен с возможностью закрытия оптически непрозрачной зоной 558 светового потока от лазеров 549 и 550.

Аналогичным образом светоизлучающие матрицы 540 (фиг. 57) установлены в окнах 559 – 561 основания 543 и соединены с выходным световодом 562 (“2”) V-образного разветвителя 514, выходным световодом 563 (“3”) V-образного разветвителя 515 и выходным световодом 564 (“4”) V-образного разветвителя 516 соответственно. Светоизлучающие матрицы 540, установленные в окнах 565 – 567 основания 539, соединены с выходным световодом 568 (“8”) V-образного разветвителя 514, выходным световодом 569 (“7”) V- образного разветвителя 515 и выходным световодом 570 (“6”) V-образного разветвителя 516 соответственно. Световоды 544, 562-564, 541, 568-570 выполнены из оптоволоконного материала и снабжены светоотражающим покрытием 512.

Оптический выключатель 519, установленный на входе разветвителя 514 и являющийся выпуклым фрагментом зигзагообразного жидкокристаллического выключателя 511, соединен с окном 565 основания 539 выхода “8”.

Оптический выключатель 521, установленный на входе разветвителя 516 и являющийся выпуклым фрагментом зигзагообразного жидкокристаллического выключателя 511, соединен с окном 567 основания 539 выхода “6”.

Оптический выключатель 572, установленный на центральном выходе разветвителя 515 и соединенный с вогнутым фрагментом зигзагообразного жидкокристаллического выключателя 511, соединен с окном 566 основания 539 выхода “7”.

Оптический выключатель 536, установленный на центральном выходе разветвителя 518 и соединенный с вогнутым фрагментом зигзагообразного жидкокристаллического выключателя 511, соединен с окном 538 основания 539 выхода “9”.

Оптический выключатель 520, установленный на входе разветвителя 515 и являющийся выпуклым фрагментом зигзагообразного жидкокристаллического выключателя 511, соединен с окном 560 основания 543 выхода “3”.

Оптический выключатель 518, установленный на входе разветвителя 513 и являющийся выпуклым фрагментом зигзагообразного жидкокристаллического выключателя 511, соединен с окном 542 основания 543 выхода “1”.

Оптический выключатель 571, установленный на центральном выходе разветвителя 514 и соединенный с вогнутым фрагментом зигзагообразного жидкокристаллического выключателя 511, соединен с окном 559 основания 543 выхода “2”.

Оптический выключатель 573, установленный на центральном выходе разветвителя 516 и соединенный с вогнутым фрагментом зигзагообразного жидкокристаллического выключателя 511, соединен с окном 561 основания 543 выхода “4”.

Управляющие модули 525 и 526 снабжены электрическими контактными устройствами 574 и 575, установленными на внешних гранях указанных модулей соответственно.

Режимы работы лазерной системы.

Первый режим лазерной системы коммутационный. В исходном состоянии оптически непрозрачная зона 558 (фиг. 59) светоизлучающей матрицы 540, установленной на выходе “1” и “6” отключает полностью лазеры 545-549 и выходные световоды 544 и 570 (фиг. 60). Оптические жидкокристаллические выключатели 536, 571, 572 и 573 закрыты. Оптические жидкокристаллические выключатели 518 и 521 открыты полностью (фиг. 58). Оптические жидкокристаллические выключатели 519 и 520 открыты только в направлении прохождения световых информационных потоков в световоды 568 и 563 соответственно. При подаче светового информационного потока 576 на вход “10” световода 509 осуществляется его коммутация на выход “8” световода 568. При подаче светового информационного потока 577 на вход “5” световода 510 осуществляется его коммутация на выход “3” световода 563.

Второй режим работы лазерной системы. В исходном состоянии оптические выключатели 518 и 536 (фиг. 61), образующие лазерный резонатор, открыты. При этом оптически непрозрачные светоотражающие зоны 534 и 535 сформированы управляющими напряжениями, подаваемыми с управляющих модулей 525 и 526 на управляющие электроды 522 и 531, 532 соответственно (фиг. 57). Оптически непрозрачные светоотражающие зоны 558 сформированы управляющими напряжениями, подаваемыми с управляющих модулей 525 и 526 на управляющие электроды 554-556 светоизлучающей матрицы 540, установленной на выходах “1” и “9” (фиг. 61, 62). Оптический лазерный резонатор выполнен с возможностью размещения оптически непрозрачных зон 534 и 535 на расстоянии между ними, кратном половины длины волны излучения лазеров 545-549. Кроме того, оптический лазерный резонатор выполнен с возможностью размещения оптически непрозрачных зон 558 светоизлучающей матрицы 540 выхода “1” и 558 светоизлучающей матрицы 540 выхода “9” на расстоянии между ними, кратном половины длины волны излучения лазеров 545-549. В первом варианте использования ширина оптически непрозрачных зон 534 и 535 больше ширины оптически непрозрачных зон 558 светоизлучающих матриц 540, установленных на выходах “1” и “9”. На прозрачные электроды 553, 557 и 551 не подается управляющее напряжение с управляющих модулей 525 и 526.

При синфазном излучении световых информационных потоков 578 лазеры 545, 546, 549, 550 (мощностью излучения несколько мВт) начинают работать в резонансом режиме. При достижении мощности излучения в резонансе (мощность излучения от несколько сот мВт до нескольких Вт), превышающей предельную величину барьера мощности 580, соответствующего толщине оптически непрозрачных зон 558, осуществляется прохождение спонтанного импульсного сигнала 579 через барьер 580 оптически непрозрачной зоны 558 в направлении выходов “1” и “9” (фиг. 61,62).

В том случае, если ширина оптически непрозрачных зон 534 и 535 меньше ширины оптически непрозрачных зон 558, при синфазной работе лазеров 547, 548 (мощностью излучения несколько мВт) осуществляется повышение мощности их лазерного излучения в виде световых информационных потоков 578 с последующим прохождением спонтанного импульсного сигнала 581 (мощность излучения от несколько сот мВт до нескольких Вт) через барьер мощности 582 оптически непрозрачных зон 534 и 535 в боковые ответвления лазерного резонатора 583, 584 (фиг. 63, 64).

Третий режим работы лазерной системы. В исходном состоянии оптический жидкокристаллический выключатель 536 закрыт (фиг. 58, 65). Между прозрачными электродами 523 и 537 сформирована оптически непрозрачная светоотражающая зона 587. Оптически непрозрачная зона 558 перекрывает прохождение световых информационных потоков от лазеров 548-550. На прозрачные электроды 553 – 555 и 551 с управляющего модуля 526 не подается управляющее напряжение. Оптически непрозрачные зоны, перекрывающие прохождение световых информационных потоков от лазеров 545-547, не сформированы. При включении лазеров 545-547 синфазные световые информационные потоки 585, проходя через прозрачные электроды 553, 554 и жидкокристаллический слой 586, отражаются от оптически непрозрачной светоотражающей зоны 587 и поступают в световод 541 выхода “9” (фиг. 58) в виде светового потока 588 (фиг. 65).

Четвертый режим работы лазерной системы. В исходном состоянии оптический жидкокристаллический выключатель 518 открыт в центральной его части (фиг. 66). Оптически непрозрачные светоотражающие зоны 534 и 535 сформированы управляющими напряжениями с управляющего модуля 526. Оптический жидкокристаллический выключатель 536 открыт. Оптически непрозрачные зоны 558 светоизлучающей матрицы 540, размещенной на выходе “9”, сформированы только на выходах лазеров 547, 548 и световода 541 (фиг. 62) управляющими напряжениями, подаваемыми с управляющего модуля 526 на прозрачные электроды 554-556 и 551. На прозрачные электроды 553, 557 и 551 не подается управляющее напряжение с управляющего модуля 526. Оптически непрозрачные зоны, перекрывающие прохождение световых информационных потоков от лазеров 545, 546 и 549, 550 в оптический жидкокристаллический выключатель 536, не сформированы. Оптически непрозрачные зоны 558 светоизлучающей матрицы 540, размещенной на выходе “1”, сформированы на выходах лазеров 545-550 (фиг. 67) управляющими напряжениями, подаваемыми с управляющего модуля 525 на прозрачные электроды 553, 554 и 556, 557 и 551. На прозрачные электроды 555 и 551 не подается управляющее напряжение с управляющего модуля 525. Оптически непрозрачная зона, перекрывающая прохождение световых информационных потоков из оптического выключателя 518 на выход “1”, не сформирована. Световые информационные потоки 589 (фиг. 66) от включенных лазеров 545, 546, 549, 550 выхода “9” поступают сначала в оптический выключатель 536, затем в оптический выключатель 518 и затем в виде светового информационного потока 590 в световод 544 выхода “1”.

Источники информации
1. Патент DE N 4304993, кл. G 02 F 1/01 от 18.02.93.

2. Волноводная оптоэлектроника: Пер. с англ./Под ред. Т. Тамира. – М.: Мир, 1991, рис. 6.1, с. 429
3. Патент RU N 2040028, кл. G 02 F 3/00, H 03 К 23/78 от 10.02.92 – прототип.

Формула изобретения

1. Оптоэлектронный узел, содержащий по меньшей мере одно основание с размещенными в нем входами и выходами оптоэлектронного узла, с которыми соединены световоды, V-образные разветвители, приемные элементы световых информационных потоков и электрические контактные устройства, отличающийся тем, что оптоэлектронный узел дополнительно снабжен управляющим модулем, излучающими элементами световых информационных потоков и оптическими контактными устройствами, входы и выходы оптоэлектронного узла выполнены в виде окон основания, в которых установлены приемные и/или излучающие элементы, окна соединены с оптическими контактными устройствами, полости световодов и V-образных разветвителей заполнены оптически прозрачным материалом, выполнены с возможностью прохождения внутри них световых информационных потоков и с возможностью светоотражения указанных световых информационных потоков от внутренних светоотражающих поверхностей полостей или светоотражения от светоотражающего покрытия, нанесенного на оптически прозрачный материал, указанные световоды и V-образные разветвители снабжены оптическими выключателями, выполненными с возможностью перекрытия проходящих через них световых информационных потоков, световоды и V-образные разветвители соединены друг с другом по меньшей мере в виде одного зигзагообразного разветвителя, при этом выпуклые и вогнутые фрагменты одной стороны зигзагообразного разветвителя соединены с окнами одной стороны основания, а выпуклые и вогнутые фрагменты другой стороны указанного зигзагообразного разветвителя соединены с окнами другой стороны основания или выпуклыми и вогнутыми фрагментами другого зигзагообразного разветвителя.

2. Оптоэлектронный узел по п.1, отличающийся тем, что основание выполнено в виде объемного оптоэлектронного модуля, или объемного интегрального модуля, или монтажной платы, или печатной платы, или тканой платы, или коммутационной платы, или световодной ленты, или плоского световодного кабеля.

3. Оптоэлектронный узел по п.1, отличающийся тем, что электрическое контактное устройство выполнено в виде контактных площадок, или планарных выводов, или контактного устройства для соединения с плоскими электрическими кабелями.

4. Оптоэлектронный уел по п.1, отличающийся тем, что оптическое контактное устройство выполнено в виде волоконно-оптического соединителя, или планарных световодных выводов, или контактного устройства для соединения с плоскими световодными кабелями, или контактного устройства для соединения с плоскими световодными лентами.

5. Оптоэлектронный узел по п.1, отличающийся тем, что приемный элемент световых информационных потоков снабжен приемной поверхностью и выполнен в виде фотодиода или составного фототранзистора, или торцевой поверхности световода или разветвителя, или окна основания, или светоотражающего модуля с управляемыми характеристика светоотражения, или светопоглощающего модуля с управляемыми характеристиками светопоглощения, или оптического контактного устройства, или оптического выключателя.

6. Оптоэлектронный узел по п.1, отличающийся тем, что излучающий элемент световых информационных потоков снабжен излучающей поверхностью и выполнен в виде светодиода или лазера, или торцевой поверхности световода или разветвителя, или окна основания, или светоотражающего модуля с управляемыми характеристиками светоотражения, или оптического контактного устройства, или оптического выключателя.

7. Оптоэлектронный узел по п.5 или 6, отличающийся тем, что излучающие и/или приемные элементы световых информационных потоков выполнены в виде модуля, который установлен на основании с возможностью фиксации или съема с последующей установкой, или с возможностью возвратно-поступательного или вращательного перемещения.

8. Оптоэлектронный узел по п.1, отличающийся тем, что окна основания и полости световодов и V-образных разветвителей выполнены в сечении прямоугольной, или многоугольной, или круглой, или эллипсообразной, или произвольной криволинейной формы.

9. Оптоэлектронный узел по п.1, отличающийся тем, что оптически прозрачный материал выполнен в виде жидкокристаллического или оптоволоконного материала.

10. Оптоэлектронный узел по п.1, отличающийся тем, что оптические выключатели выполнены с возможностью полного и/или частичного перекрытия информационных световых потоков, с возможностью образования дифракционных отверстий.

11. Оптоэлектронный узел по п.10, отличающийся тем, что оптические выключатели выполнены в виде пластины, установленной с возможностью возвратно-поступательного или вращательного перемещения в прорези основания и снабженной отрезком световода, расположенного напротив входов и/или выходов световодов, и/или V-образных разветвителей, и/или приемных, и/или излучающих элементов световых информационных потоков.

12. Оптоэлектронный узел по п.10, отличающийся тем, что оптические выключатели выполнены в виде группы управляющих электродов, расположенных внутри жидкокристаллических световодов и/или V-образных жидкокристаллических разветвителей напротив друг друга с размещением между ними жидкокристаллического материала и установленными с возможностью формирования между указанными электродами управляющими напряжениями, подаваемыми с управляющего модуля, оптически непрозрачных зон.

13. Оптоэлектронный узел по п. 12, отличающийся тем, что управляющие электроды расположены на внутренних светоотражающих поверхностях жидкокристаллических световодов и/или V-образных жидкокристаллических разветвителей, или в сечении окон основания, или в сечении оптических выключателей.

14. Оптоэлектронный узел по п.12, отличающийся тем, что оптический выключатель дополнительно содержит вторую группу управляющих электродов, которые нанесены на управляющие электроды, расположенные на внутренних светоотражающих поверхностях жидкокристаллических световодов и/или V-образных жидкокристаллических разветвителей, один над другим внахлестку с образованием ими общей зоны перекрытия, в которой между электродами размещен слой диэлектрика.

15. Оптоэлектронный узел по п.12, отличающийся тем, что оптический выключатель дополнительно содержит размещенную между первой группой электродов третью группу управляющих электродов с возможностью формирования между указанными электродами управляющими напряжениями, подаваемыми с управляющего модуля, оптически непрозрачных зон, при этом третья группа электродов размещена между электродами первой группы в виде многослойной структуры в последовательности: электрод первой группы, жидкокристаллический слой, электрод третьей группы, жидкокристаллический слой, электрод первой группы.

16. Оптоэлектронный узел по п.12, или 13, или 14, или 15, отличающийся тем, что управляющие электроды выполнены прозрачными и/или полупрозрачными из алюминиевого материала или из окиси индия – олово.

17. Оптоэлектронный узел по п.5, или 6, или 12, или 13, или 14, или 15, отличающийся тем, что приемные и/или излучающие поверхности приемных и излучающих элементов световых информационных потоков, и/или управляющие электроды оптических выключателей выполнены плоской, или выпуклой, или вогнутой, или зигзагообразной формы, или с угловым углублением, или с угловым выступом.

18. Оптоэлектронный узел по п.12, или 13, или 14, или 15, отличающийся тем, что оптически непрозрачная зона, сформированная между электродами при подаче управляющих напряжений с управляющего модуля на управляющие электроды, выполнена светоотражающей или светопоглощающей.

19. Оптоэлектронный узел по п.18, отличающийся тем, что оптически непрозрачные зоны, сформированные при подаче управляющих напряжений с управляющего модуля на управляющие электроды, выполнены в виде дифракционной решетки.

20. Оптоэлектронный узел по п.1, отличающийся тем, что в полостях световодов или разветвителей, или в окнах основания дополнительно установлены оптические фильтры или линзы.

21. Оптоэлектронный узел по п.1, отличающийся тем, что приемные и/или светоизлучающие элементы световых информационных потоков установлены в окне основания вдоль прямой или ломаной линии, или вдоль зигзагообразной кривой, или в матричном порядке, или в концентрическом порядке, или в хаотичном порядке.

22. Оптоэлектронный узел по п.1, отличающийся тем, что световоды и V-образные разветвители соединены друг с другом последовательно вдоль прямой, и/или ломаной линии, и/или зигзагообразной кривой.

23. Оптоэлектронный узел по п.1, отличающийся тем, что управляющий модуль выполнен в виде оптоэлектронного модуля или объемного оптоэлектронного интегрального модуля, или объемного интегрального модуля, или интегральной схемы, контроллера, процессора с фиксированной или плавающей архитектурой, усилителя электрических сигналов.

24. Оптоэлектронный узел по п.1, отличающийся тем, что он выполнен в бескорпусном исполнении или снабжен корпусом, выполненным в виде контейнера с крышкой, в который помещен оптоэлектронный узел, при этом контейнер и/или крышка контейнера снабжена устройствами для внешнего крепления, электрическими и оптическими контактными устройствами для соединения с электрическими и световодными цепями соответственно.

25. Оптоэлектронный узел по п.1, отличающийся тем, что световоды, и/или разветвители, и/или оптические выключатели соединены друг с другом с возможностью формирования оптического резонатора.

РИСУНКИ

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 11.01.2003

Номер и год публикации бюллетеня: 13-2004

Извещение опубликовано: 10.05.2004