Моделирование и исследование процессов в оптико-микроволновом модуляторе на основе резонансных структур

• Автор: Запорожец, Денис Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Краснодар
• Количество страниц: 234 с. : ил.

# СОДЕРЖАНИЕ

1. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ОБЪЁМНЫХ И МИКРОВОЛНОВОДНЫХ МОДУЛЯТОРОВ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

1Л. Физические явления и материалы, применяемые для управления

параметрами оптического излучения

1.2. Оптические схемы построения модуляторов света

1.3. Принципы электродинамического анализа оптико-

* микроволновых модуляторов с учётом резонансных

взаимодействий

Выводы к главе

2. ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ В ОПТИКО-МИКРОВОЛНОВОМ МОДУЛЯТОРЕ

НА ОСНОВЕ РЕЗОНАНСНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ
2.1. Модифицированная модель электродинамического
анализа микрополосковых линий
2.2. Модифицированная модель электродинамического
анализа волноводов, частично заполненных диэлектриком
2.3. Принципы оптимизации и конструирования оптико-микроволновых модуляторов
2.4. Модифицированная методика анализа широкополосных оптических модуляторов
2.5. Основные расчётные соотношения для экспериментальной проверки с учётом потерь
^ Выводы к главе
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ОПТИКОМИКРОВОЛНОВЫХ МОДУЛЯТОРОВ
3.1. Методика экспериментальных исследований основных параметров модуляторов оптического излучения
3.2. Результаты экспериментальных исследований амплитудно-частотных характеристик резонаторов щелевого типа

3.3. Исследование модулятора света, созданного на
базе интерферометра Фабри-Перо
3.4. Ультразвуковые модуляторы света
3.5. Обсуждение результатов экспериментальных
исследований модуляторов и аспекты их применения
Выводы к главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Актуальность темы. Глобальные телекоммуникационные сети реализованы на спутниковых и оптоволоконных системах дальней связи. В настоящее время волоконно-оптические системы динамично развиваются. Значительно возросла скорость передачи информации и увеличилась дальность, повысилась эффективность использования сетей за счёт расширения полосы пропускания и внедрения новых алгоритмов управления передачей данных.

Улучшение характеристик базовых элементов, использующихся в волоконно-оптических линиях связи, напрямую связано с применением оптикомикроволновых модуляторов различных типов и увеличением их быстродействия.
Так как существуют ограничения в росте скорости передачи данных обусловленные технологическими возможностями создания элементной базы, одним из самых эффективных методов повышения быстродействия линий пере-
* дачи информации является мультиплексирование сигнала. Роль оптикомикроволновых модуляторов, посредством которых можно осуществлять ввод-вывод оптических потоков в мультиплексорах нельзя недооценивать.
Одним из базовых элементов, в которых применяются оптикомикроволновые модуляторы являются устройства восстановления сигнала. Полностью оптические устройства такого типа для массового применения до сих пор не созданы ввиду сложности формирования оптического сигнала за-данной формы только оптическими средствами.
Увеличение дальности передачи информации определяется динамикой увеличения длины регенерационного участка. С появлением эрбиевых и иттер-биевых оптических усилителей удаётся в несколько раз увеличить эту длину. Другим путём увеличения длины регенерационного участка является расширение оптического динамического диапазона волоконно-оптической системы, т.е.

линии (зависимость параметров от частоты) и наличие в ней волн высших типов. Поэтому для более строгого анализа и расчёта параметров МПЛ, удовлетворяющих потребностям практики, необходимо использовать электродинамический подход и математические модели, квазиадекватно отражающие физические процессы в реальной линии.
На первом этапе можно считать, что полосковый проводник обладает идеальной проводимостью и толщина его равна нулю. Абсолютные проницаемости сред, между которыми он размещён, равны ел,)лл и еа1,ца1 соответственно. Закон изменения составляющих электромагнитных полей собственных волн от времени / и продольной координаты 2 предполагается в форме
Ег = Д0г ехр[/(<»-/£)], (13)
где /?- подлежащая определению фазовая постоянная собственной волны МПЛ; а - круговая частота.
Решение задачи сводится к интегрированию уравнения Гельмгольца для каждой из частичных областей элементарных ячеек представляющих эквивалент микрополосковой линии (расчётная модель которой представлена на рис. 13) [163]:
А±и+к1и=0, (14)
где и=Ег или Нг - продольные составляющие напряжённости электрического или магнитного поля; А1 - поперечный оператор Лапласа;

о ьГ
|2 ад —►
Х|=1г/2 Х2=я/2
Рис. 13. Схема поперечного сечения элементарной ячейки планарной структуры
(15)