Моделирование параметров оптоэлектронных систем передачи на основе оптических волноводных структур

• Автор: Аппельт, Виталий Эдвинович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 119 с. : ил.

Основные обозначения и сокращения

1 Информационные и телекоммуникационные оптоэлектронные схемы и системы

1.1 Системы передачи на основе оптических волноводов и их структура

1.1.1 Структура оптических систем передачи данных

1.1.2 Параметры цифровых систем передачи информации

1.2 Основы теории оптических волноводов

1.2.1 Уравнения Максвелла

1.2.2 Волновое уравнение

1.2.3 Моды планарного оптического волновода

1.2.4 Ортогональность мод

1.2.5 Распределение поля плоского волновода

1.2.6 Затухание оптического сигнала в планарных оптических волноводах23
1.3 Распространение оптического сигнала в неоднородных многомодовых волноводах
1.3.1 Модель распространения оптического излучения в планарных
волноводах по Д. Маркузе
1.3.2 Диффузионная модель Д. Глога
1.3.3 Преобразование оптического излучения в волокнах по Х.-Г. Унгеру
1.4 Ввод и вывод излучения в планарных оптических волноводах
1.4.1 Поперечные элементы связи
1.4.2 Призменные элементы связи
1.4.3 Решеточные элементы связи
1.5 Помехоустойчивость цифровых оптических систем передачи информации
1.5.1 Шумы полупроводникового лазера
1.5.2 Помехоустойчивость работы ЦСП
1.6 Материалы для изготовления планарных оптических волноводов и потери
в них
1.7 Постановка задачи
2 Ввод и вывод излучения гофрированным планарным оптическим волноводом
2.1 Постановка задачи

2.2 Математическая модель ВДР

2.3 Результаты расчетного моделирования
2.4 Выводы по второму разделу
# 3 Трансформация поля планарным оптическим волноводом
3.1 Постановка задачи
3.2 Взаимодействие волноводных мод
3.3 Радиационные потери волноводных мод
3.4 Обратное рассеяние оптического сигнала
3.5 Результаты расчетов и их анализ
# 3.6 Выводы по третьему разделу
4 Линейные искажения оптического сигнала планарным оптическим волноводом

•ф 4.1 Постановка задачи
4.2 Межмодовая дисперсия в волноводе с микроизгибами
4.3 Определение матрицы импульсного межмодового рассеяния
4.4 Связь мод при макроизгибах волновода
4.5 Выводы по четвертому разделу
V» 5 Помехоустойчивость систем передачи данных на основе многомодовых
нерегулярных ОВ
5.1 Система передачи на основе ОВ
5.2 Расчет помехоустойчивости ЦСП
5.3 Выводы по пятому разделу
Заключение
Список использованных источников
(® Приложение А. Акт внедрения НПФ «Микран»
« Приложение Б. Акт внедрения АО «Казахтелеком»
Приложение В. Акт внедрения ТУСУР, каф. СВЧ и КР

Основные обозначения и сокращения
ПОВ - планарный оптический волновод
МПОВ - многомодовый планарный оптический волновод
OB - оптический волновод
ИОС - интегрально-оптическая схема
ПОМ - передающий оптический модуль
ПРОМ - приемный оптический модуль
ОСПИ - оптическая система передачи информации
ПШК-противошумовой корректор
КК - корректор кабеля
ПУ - предварительный усилитель
ПС - пороговая схема
ФИ - формирователь импульсов
ДИ - декодер источника
ПС - получатель сообщения
СС - схема стабилизации
БС - блок согласования
КС - кодер сообщения
ИС - источник сообщения
ВМ - волноводные моды
ИМ - излучательные моды
ЦСП - цифровая система передачи
ТИ - тактовый интервал
RIN - относительная интенсивность шума
УПН - уплотнение поднесущих
МСВ - метод связанных волн
СПЧ - спектр пространственных частот
ВДР - волноводная дифракционная решетка
ГР - голографическая решетка
ВД - векторная диаграмма
РВМ - родительские волноводные моды
ПВМ - производные волноводные моды
ММД - межмодовая дисперсия
ПГ - пространственная гармоника
сированным направлением векторов кз0 и К0. В данной связи поля ВМ и ВДР удобно представить СПЧ .«4(к3), 8а(К)=6(Кг-К0)8ах(Кх) или соответствующими угловыми спектрами .о4(05) и 5(цг). В этих спектрах векторы к3о, К* подставляют спектральную плотность лишь центральных составляющих указанных СПЧ. Из данных рисунка 2.2 видно, что к СПЧ .^(к5) и Ба(К) относится также и широкая область периферийных спектральных компонент, также удовлетворяющих равенству (2.1). Следовательно, каждая такая составляющая спектра ВМ может рассеиваться определенной компонентой 5а(К) и, таким образом, вносить свой вклад в формирование дифракционного поля ВДР. Соответствие между указанными парами составляющих спектров .^(кэ) и 5а(К) при этом регламентируется именно условием (2.2).
Соотношения (2.1), (2.2) удобно иллюстрировать векторной диаграммой (ВД) (рисунок 2.3), позволяющей отыскать их решения графическим способом.
Рисунок 2.3 - Векторная диаграмма
Из ВД, приведенной на рисунке 2.3, видно, что отвечающий условию синхронизма вектор Коо в общем случае отклоняется от К*. Обозначим разность (кз0+К*-ко) как ДК0 и назовем ее вектором фазовой расстройки ДК0. Угол между К0о и Ко обозначим как гу0. В таком случае связь между волновыми векторами ИМ, ВМ и К в условиях синхронизма будет иметь вид [87]:
кз0+ДКо+К*-ко=0. (2.3)
Рассмотрим далее особенности угловых распределений ,У3(03) и Д(у). Из представленных на рисунке 2.2 данных и уравнения для профиля ВМ (смотри (45))