Разработка и исследование многоканальных оптоэлектронных коммутаторов

• Автор: Асланиди, Максим Юрьевич
• Шифр специальности: 05.12.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 117 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. Анализ эффективности применения оптоэлектронных коммутаторов (ОЭМК) в информационных системах
1. Анализ
ь 1.2. Постановка основных задач исследований
Выводы
Глава 2. Физические основы работы оптоэлектронных коммутаторов.(ОЭМК)
2.1. Основные уравнения физических процессов, протекающих в ОЭМК
2.2. Физическая модель излучателя ОЭМК
2.3. Расчет фотоэлектрических характеристик интегрального фотодиода ОЭМКП
2.4. Электрические модели оптоэлектронных коммутаторов
2.5. Переходные процессы в ОЭМК
2.5.1. Методы заряда при анализе переходных процессов в ОЭМК
2.6. Расчет первичных фототоков
Выводы
Глава 3. Аппаратная реализация оптоэлектронных коммутаторов
3.1. Оптоэлектронные коммутаторы аналоговых сигналов
3.2. Оптоэлектронные многоканальные коммутаторы
3.3. Переходные процессы в оптоэлёктронных ключах, работающих в режиме коммутации малых сигналов
Выводы
Глава 4. Эксплуатация оптоэлектронных коммутаторов
4.1. Система параметров оптоэлектронных коммутаторов
4.2. Система параметров излучающих диодов для ОЭМК
4.3. Система параметров фотоприемников для оптоэлектронных коммутаторов
4.4. Система параметров оптоэлектронных коммутаторов
4.5. Методы измерения параметров оптоэлектронных приборов
4.5.1. Методы измерения параметров излучающих диодов для ОЭМК
4.5.2. Методы измерения параметров фотоприемников для
оптоэлектронных коммутаторов
4.5.3. Экспериментальные исследования натурных образцов
оптоэлектронных матричных коммутаторов
4.6. Экспериментальные исследования ОЭМК
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список литературы
ВВЕДЕНИЕ
Оптоэлектроника представляет собой раздел науки и техники, посвященный одновременному использованию оптических электрических методов обработки, коммутации, передачи и хранения информации. Ее физическую основу представляют процессы преобразования электрических сигналов в оптические и оптических в электрические.
Одним из основных преимуществ оптоэлектронных проборов является гальваническая развязка между управляющим входом и коммутационным выходом. Это позволяет создавать пространственно раздельные поля информационных сигналов, что позволяет на порядки повысить устойчивость к электромагнитным наводкам и помехам информационных сетей.
Основу таких полей составляют оптоэлектронные коммутаторы (ОЭК), в простейшем случае состоящие из светодиода и фототранзистора.
Дальнейшее развитие ОЭК направлено на повышение уровня интеграций за счет много тональности. Применение таких коммутаторов позволяет создавать сложные вычислительные и телекоммуникационные системы, управляющие большим числом источников информационных сигналов.
По общему мнению отечественных и зарубежных специалистов, оптоэлектронные коммутаторы в ближайшем будущем найдут широкое применение в различных системах связи, в радиоэлектронных бортовых системах обработки информации.
Перенос и коммутация информации с помощью световых импульсов по сравнению с электрическими сигналами дают существенное преимущество. Прежде всего следует отметить, что частота световой волны Г >1015 ГЦ, что на порядок выше частоты электрических сигналов и волн, используемых в современной связи или компьютерной технике.
Кроме того, поскольку длина световой волны ничтожна, мала, то имеется возможность коммутации информационных сигналов с необычайно высокой скоростью.
Целью настоящей работы является создание методов расчета параметров ОЭМК, которые позволяют сократить время их проектирования и изготовления.
Основными задачами решения, которые необходимы для достижения поставленной цели являются:
• разработка требований к оптоэлектронным многоканальным коммутаторам
(ОЭМК) со стороны информационных систем и сетей;

Таблица 2.
Режим 1фс, мкА акс 1е0, мкА
Холостой ход 1220 0,984
Короткое замыкание 480 0,984
Соотношения обусловлены простыми физическими явлениями. В режиме короткого замыкания все р-п-переходы структуры «собирают» неравновесные носители, генерируемые светом и диффундирующие к ним, а в режиме холостого хода часть носителей отражается р-п-переходами и диффундирует к С-му переходу. Поэтому коэффициент собирания носителей С-м переходом больше в случае холостого хода всех других переходов.
Режим короткого замыкания р-п-переходов структуры приводит также к уменьшению коэффициента инжекции носителей переходом )к. если этот переход имеет один общий слой с другим р-п-переходом структуры (1 > 1).
В случае холостого хода перехода jk концентрация неравновесных носителей на этом переходе становится меньше равновесной при изменении тока 1с0 (обратное напряжение на переходе ]с), а при коротком замыкании перехода )к она равна равновесной.
Уравнения вида (2.45), дополненные уравнениями Кирхгофа, образуют полную систему уравнений токов многослойной фотонувствитслыюй структуры. Эта систе.ма позволяет получить (в удобной для анализа форме) выражение вольт-амперной характеристики многослойной структуры в любой схеме включения с точностью, не уступающей точности ВАХ, полученной при непосредственном решении уравнений непрерывности. _ _ _ __
Опираясь на полную систему уравнений токов, можно определить основные статические параметры ОЭМК в различньгх режимах применения, содержащих в качестве приемника многослойную полупроводниковую структуру. В частности, из обоих уравнений вида (2.45) следует, что в многослойной структуре первичный фототок коллекторного перехода, который внешним источником тока смещается в обратном направлении, в определенных схемах смещения будет усиливаться.
Если под коэффициентом усиления первичного фототока Вф понимать отношение приращения выходного тока при обратном смещении коллекторного перехода к