Исследование и разработка конструкции и технологии изготовления интегрально-оптических демультиплексоров для информационно-измерительных приборов и систем

• Автор: Костенко, Кирилл Николаевич
• Шифр специальности: 05.11.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 151 с. : ил.

Введение

Актуальность темы

Цель работы

Научная новизна

Практическая ценность работы

Апробация работы

Публикации

Структура и объем работы

Краткое содержание работы

ГЛАВА 1. ОБЗОР ТЕХНОЛОГИЙ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ ДЕМУЛЬТИПЛЕКСОРОВ ДЛЯ ИНФОРМАЦИОННОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
1Л. Требования к построению информационно-измерительных систем со спектральным уплотнением
1.2. Общая характеристика и типы интегрально-оптических демультиплексоров
1.3. Технологии формирования волноводной структуры демультиплексоров
1.3.1. Демультиплексоры на основе последовательного разделения оптических сигналов
1.3.2. Демультиплексоры на основе отражательной дифракционной решетки
1.3.3. Сплавные волоконно-оптические демультиплексоры
1.3.4. Интегрально-оптические демультиплексоры на основе матриц канальных волноводов
1.4. Характеристики промышленных образцов демультиплексоров для информационно-измерительных систем со спектральным уплотнением
1.5. Выводы к главе
ГЛАВА 2. ПРЕДЕЛЬНЫЕ СПЕКТРАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИНТЕГРАЛЬНО-ОПТИЧЕСКИХ ДЕМУЛЬТИПЛЕКСОРОВ
2.1. Область рабочих длин волн основных элементов демультиплексора
2.2. Расчет предельных спектральных характеристик интегральнооптических демультиплексоров
2.2.1. Демультиплексор на основе матрицы канальных волноводов
2.2.2. Демультиплексоры на основе дифракционной решетки
2.3. Расчет предельных спектральных характеристик
демультиплексоров с учетом перекрестных помех (по критерию 30 дБ)
2.3.1. Расчет зависимости мощности, поступающей в фотодетектор от параметров системы
2.3.2. Расчет зависимости мощности, поступающей в фотодетектор, от значения поля на краю апертуры дисперсионного элемента
2.3.3. Расчет соотношения сигнал/шум

2.3.4. Анализ предельного числа каналов по критерию 30 дБ
2.4. Выводы к главе
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ ОПТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ИНТЕГРАЛЬНО-ОПТИЧЕСКИХ ДЕМУЛЬТИПЛЕКСОРОВ
3.1. Демультиплексор на основе матрицы канальных волноводов с одинаковой длиной каналов
3.2. Требования к точности изготовления для демультиплексоров на основе матриц канальных волноводов
3.3. Классификация интегрально-оптических демультиплексоров и рекомендации по их применению
3.4. Особенности конструкции и технологическая схема изготовления интегрально-оптических демультиплексоров на основе матрицы канальных волноводов
3.5. Влияние технологических факторов на оптические характеристики демультиплексора при юстировке
3.6. Выводы к главе
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ И ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ИНТЕГРАЛЬНО-ОПТИЧЕСКИХ ДЕМУЛЬТИПЛЕКСОРОВ ДЛЯ ИНФОРМАЦИОННОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
4.1. Разработка конструкции оптических демультиплексоров для
инф ормационно-измерительных систем
4.2. Технология изготовления опытных образцов демультиплексоров
4.3. Разработка методики измерений оптических параметров демультиплексоров
4.3.1. Разработка стенда измерений оптических характеристик демультиплексоров
4.3.2. Измерение оптических характеристик демультиплексоров
4.4. Разработка методики измерений и исследование оптических характеристик демультиплексоров в процессе испытаний
4.4.1 Исследование стойкости оптических демультиплексоров к механическим воздействиям
4.4.2 Исследование стойкости оптических демультиплексоров к температурным воздействиям
4.5. Внедрение результатов, полученных в работе, в информационноизмерительные системы
4.6. Выводы к главе
Заключение
Литература

ПРИЛОЖЕНИЯ
Акт внедрения результатов диссертационной работы в ЗАО "ЦНИТИ
"Техномаш-ВОС".
Акт внедрения результатов диссертационной работы в ОАО "ЦНИТИ
"Техномаш".

Формируемая в процессе сплавления волокон центральная секция биконического перехода работает с намного большей эффективной числовой апертурой, чем составляющие ее волокна. По этой причине сплавленный участок должна окружать среда с показателем преломления меньшим, чем у кварцевой светоотражающей оболочки. Заливка биконического участка существующими полимерными материалами с минимальным значением показателя преломления (п = 1,4) приводит к увеличению вносимых потерь, а также может влиять на перераспределение оптической мощности [42, 43]. Поэтому волоконные биконические структуры могут быть изготовлены с малыми избыточными потерями, при условии, что сплавленный участок должен оставаться покрытым воздухом. Такая физическая структура является более чувствительной к влиянию окружающей среды, чем конструкции, в которых смесительная зона выполнена в виде монолитной структуры с использованием твердых диэлектрических поддерживающих сред.
По данным фирмы АМР (США) [44] существующие конструкции демультиплексоров на основе сплавных разветвителей допускают эксплуатацию в условиях воздействия механической вибрации в диапазоне 10-2000 Гц с виброускорением не более 1,9% и механического удара с ускорением не более 6g, что, как правило, оказывается недостаточно для обеспечения эксплуатационных требований к аппаратуре информационноизмерительных систем подвижных объектов, устанавливаемых
отечественными стандартами.
Таким образом, при создании сплавных демультиплексоров возникает проблема его надежности (сохранения его долговременной прочности и оптических характеристик) в условиях эксплуатации. Это ограничивает применение данного типа демультиплексоров в аппаратуре ИИС подвижных объектов, подверженной значительным внешним механическим и температурным воздействиям.