<h2></h2>
<p>
<em>Modulátory</em> a <em>optické prepínaÄe </em>sú dva
najdôležitejšie aktívne prvky, ktoré zabezpeÄujú prechod optických
signálov cez optické systémy. Nazývajú sa aktívne, pretože potrebujú
externé (vonkajšie) napájanie a rozdeľujú signály na rôzne
prenosové trasy.
<br /></p>
<h3>Modulátory a modulácia</h3>
<p class="TP11">Vysokovýkonné optické systémy potrebujú externú
moduláciu. Externá modulácia zabezpeÄuje vyššiu rýchlosť a väÄší výkon.
V optických systémoch sa väÄšinou používajú dva typy modulátorov: <em>elektrooptické</em>
a <em>elektroabsorpÄné</em>. Princíp Äinnosti modulátorov je odlišný.</p>
<p class="TP11"><em>Elektrooptická modulácia </em>
je založená na elektrooptickom efekte, ktorý spôsobuje, že index lomu
urÄitých materiálov sa mení so zmenou pôsobiaceho elektrického poľa.
Efekt pôsobí na svetlo prechádzajúce cez materiál tak, že urýchľuje
prechod svetla, ak index klesá a spomaľuje ho, ak sa index
zväÄšuje. Táto zmena sa meria v stupňoch, porovnaním fázy
modulovanej vlny k pozícii, ktorú by inak mohla mať:</p>
<p class="TP11"><span style="position: relative; z-index: 0;"><span style="position: absolute; left: 232px; top: -10px; width: 40px; height: 48px;">
<img src="vzorce/image014.gif" border="0" width="40" height="48" /></span></span><span>           
</span>fázový posuv (<span>DF</span><span>) = 180</span><span>°</span><span> * </span></p>
<p class="TP11">kde V je napätie pripojené k modulátoru a V<sub>180</sub>
je napätie potrebné na posuv fázy o polovicu vlnovej dĺžky alebo o
180<span>°</span><span>.</span></p>
<p class="TP11">Fázový posuv sám osebe nemoduluje intenzitu svetla,
spôsobujú ju úÄinky interferencie. Elektrooptický modulátor je plošné
vlnovodové zariadenie, ktoré rozdeľuje vstupujúce svetlo do dvoch
paralelných vlnovodov. Modulované napätie je <em>vpustené</em> len do
jedného z paralelných vlnovodov, do druhého nie. Ak je modulované
napätie nulové, výstupy z oboch vlnovodov sa sÄítajú. Ak
modulované napätie posúva jeden signál o 180<span>°</span><span>, výstupy z vlnovodov sa „rušia“ a výstupný signál
je nulový</span>.</p>
<table border="0" cellspacing="0" cellpadding="0">
<tbody>
<tr>
<td class="Normal" width="145" height="0"><br />
      </td>
</tr>
<tr>
<td class="Normal"><br />
      </td>
<td class="Normal"> <img src="images/image008.gif" border="0" alt="Elektrooptick� f�zov� modul�tor" title="Elektrooptick� f�zov� modul�tor" width="338" height="260" /></td>
</tr>
</tbody>
</table>
<p class="TP11">Elektrooptické modulátory sa vyrábajú z materiálu,
ktorý spôsobuje elektrooptický efekt a je transparentný pri
vlnovej dĺžke signálu. V súÄasnosti sa používa lítium niobát (LiNbO<sub>3</sub>).</p>
<h3>ElektroabsorpÄné modulátory</h3>
<p class="TP11">ElektroabsorpÄný polovodiÄový modulátor má štruktúru
podobnú ako polovodiÄový laser, a tak môžu byť spoloÄne
integrované na jednom Äipe, pokiaľ sú navzájom elektricky oddelené. </p>
<p class="TP11">PolovodiÄové lasery a modulátory nemajú rovnakú
štruktúru a aktívnu vrstvu. Najlepšia funkÄnosť sa dosahuje pri
miernej odlišnosti hrúbky vrstiev v oboch štruktúrach. Avšak obe
môžu byť vyrobené na rovnakom substráte, Äo uľahÄuje výrobu.
ElektroabsorpÄné modulátory, podobne ako elektrooptické, sú závislé od
polarizácie. Sú vyrábané z polovodiÄov ako
indiumgáliumarzenidfosfid (InGaAsP) a fosfid india (InP),
a tak sa môžu ľahko prispôsobiť vlnovej dĺžke lasera.</p>
<h3>PrepínaÄe a prepínanie</h3>
<p class="TP11">PrepínaÄe menia smer signálu. V komunikaÄných
systémoch sa väÄšina prepínania vykonáva elektronicky, ale Äoraz viac
už aj opticky, zmenou smeru svetelných signálov. Na dosiahnutie
rozliÄných funkcií prepínaÄov sa používajú rôzne technológie.</p>
<p class="TP11">Jedna z dôležitých vlastností prepínaÄa je núdzová
obnova trasy, v prípade porušenia vedenia alebo poruchy. Moderné
optické systémy majú zvyÄajne najmenej 2 trasy do akéhokoľvek
dôležitého miesta, a teda v prípade, že jedno vedenie
vypadne, signály môžu byť presmerované do cieľového miesta inou trasou.
Toto by sa malo vykonať automaticky v zlomku sekundy, aby sa
zabránilo prerušeniu spojenia.</p>
<p class="TP11">Druhou funkciou prepínaÄa je prispôsobenie sa
požiadavkám zákazníka, napríklad pri premiestňovaní alebo sťahovaní.</p>
<p class="TP11">Treťou funkciou je dynamické prepínanie veľkých blokov
prenosu na zabezpeÄenie požadovanej prenosovej kapacity.</p>
<p class="TP11">Prepájanie a prepínanie sa robí dynamicky
a prepína spojenie medzi ľubovoľným z N vstupov na ľubovoľný
z M výstupov. To je rovnaká funkcia ako v telefónnom
spojovacom systéme, ktorý uskutoÄňuje doÄasné prepojenie medzi
ľubovoľnými dvoma telefónnymi prístrojmi.</p>
<h3>Optomechanické prepínaÄe</h3>
<p class="TP11">Optomechanické prepínaÄe premiestňujú optické vlákna
alebo optické komponenty, Äím menia spôsob prenosu svetla. Napríklad
mechanický „jazdec“ môže posúvať vlákno hore alebo dole, Äím sa zasunie
do jednej z troch polôh, ktoré prenášajú optický signál na rôzne
výstupné vlákna (obr. 2.6.2).</p>
<p class="TP11">SpoloÄnou vlastnosťou všetkých optomechanických
prepínaÄov je, že prepínanie záleží na mechanickom pohybe, ktorý musí
byť mimoriadne presný. Optomechanické prepínaÄe sú pomalé
a vyžadujú pohyb súÄastí, Äomu sa mnoho firiem snaží vyhnúť.
Napriek ich nedostatkom sa tieto prepínaÄe vo veľkom používajú, pretože
sú najlacnejšie a najjednoduchšie optické prepínaÄe, ktoré sú
k dispozícii.</p>
<h3>Elektrooptické prepínaÄe</h3>
<p class="TP11">Elektrooptické prepínaÄe môžu mať jeden vstup a dvojicu
výstupov alebo 2 oddelené vstupné kanály spojené do dvojice prepínacích
vlnovodov. Riadením použitého napätia urÄujeme rozdielové oneskorenie
medzi signálmi prechádzajúcimi cez 2 paralelné vlnovody a tento
efekt interferencie smeruje výstup na požadovaný výstupný vlnovod.</p>
<p class="TP11">Výhodou elektrooptického prepínaÄa je to, že nemá
pohybujúce sa súÄasti. </p>
<p align="center">
 <img src="images/image010.gif" border="0" alt="Optomechanick� prep�nac" title="Optomechanick� prep�nac" width="502" height="231" /></p>
<p> </p>
<p align="center">
 <img src="images/image016.gif" border="0" alt="Elektrooptick� prep�nac" title="Elektrooptick� prep�nac" width="328" height="201" />
 </p>
<p> </p>
<h2>Integrovaná optika</h2>
<p class="TP11">Vlnovody, modulátory a prepínaÄe sú
najvýznamnejšími aplikáciami integrovanej optiky. Tieto zariadenia sa
vyrábajú z lítium niobátu. Hoci lítium niobát sám osebe nemôže
vysielať, detekovať a zosilňovať svetlo, ťažko sa integruje spolu
so žiariÄmi a detektormi.</p>
<p class="TP11">PolovodiÄová integrovaná optika nie je až tak
rozvinutá, ale materiály môžu vysielať, detekovať a zosilňovať
svetlo rovnako ako vlnovody, modulátory a prepínaÄe.</p>
<h2>Vývoj</h2>
<p class="TP11">Mnohé Äalšie aktívne zariadenia sú vo vývoji. Príkladom
je optický vlnovodĺžkový prevodník, ktorý zo vstupného signálu jednej
vlnovej dĺžky vytvára výstupný signál inej vlnovej dĺžky. </p>