Разработка полностью оптического переключателя на основе прозрачных наноструктурных стекол литиевой группы для волоконно-оптических сетей связи

• Автор: Салихов, Айдар Илдарович
• Шифр специальности: 05.12.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 150 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Таблица используемых сокращений

Введение

1. Анализ современного состояния волоконно-оптических систем передачи

1.1. Полностью оптические сети

1.1.2. Оптическая коммутация

1.2. Нелинейные оптические эффекты

1.3. Постановка задачи исследований

1.4. Выводы к главе

2. Обоснование применимости прозрачных наноструктурных материалов в А(Ж-сетях и исследование их оптических характеристик
2.1. Обоснование выбора материала из прозрачного ситалла для получения неравновесных границ внутри образца
2.2. Результаты эксперимента по формированию наноструктурных образцов в ИПСМ
2.3. Экспериментальный анализ образцов из ситалла
2.3.1. Подготовка образцов к измерениям
2.3.2. Реализация волоконно-оптического интерферометра Маха-Цандера для определения оптических свойств нового материала
2.3.3. Измерение показателя преломления образцов
2.3.4. Измерение зависимости показателя преломления образцов от мощности излучения сигнала накачки
2.4. Выводы к главе
3. Моделирование процессов распространения оптического сигнала в наноструктурных направляющих средах
3.1. Уравнения Максвелла для световой волны распространяющейся в деформированном образце
3.1.1. Уравнения состояния среды. Ориентационная поляризация деформированной среды
3.1.2. Запись уравнений Максвелла для монохроматического поля в деформированной среде
3.1.3. Уравнения электромагнитного поля для образца из ситалла, подвергнутого деформации
3.2. Аналитическая модель наноструктурного материала
3.3. Выводы к главе
4. Разработка оптического переключателя на основе нелинейного изменения показателя преломления наноструктурного вещества
4.2. Модель переключателя без дополнительного сигнала накачки
4.3. Модель переключателя с дополнительным сигналом накачки
4.4. Разработка модели устройства сопряжения с многослойным волокном
4.5. Выводы к главе
5. Построение AON-сетей на базе нелинейного оптического переключателя (NOS)
5.1. Оценка параметров NOS
5.2. Синтез волоконно-оптической сети на базе NOS
5.3. Оценка влияния нелинейного преломления на передаваемый оптический сигнал и определение порога самофокусировки на стандартных оптических линиях связи
5.4. Оценка влияния модуляционной неустойчивости на
синхронный оптический сигнал
5.5. Влияние параметрических процессов на синхронный оптический сигнал
5.6. Выводы к главе
Заключение
Список использованных источников
Приложения

ТАБЛИЦА ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ
Полностью оптическая сеть (All Optical Network) AON
Nonlinear Optical Switch NOS
Wavelength division multiplexing WDM
Оптический мультиплексор ввода/вывода (Optical Add-Drop Multiplexer) OADM
Optical Cross-Connect OXC
Оптический конвертер (Optical Converter) ОС
Оптический обменник (Optical Changer) OX
Оптический транслятор (Optical Translator) ОТ
Полупроводниковый оптический усилитель (Semiconductor Optical Amplifier) SOA
Электрооптические коммутаторы ЭОК
Интерферометр Маха-Цандера (Mach-Zehnder-Interferometer) MZI
Интегральный активно-волноводный коммутатор/переключатель (Active-Waveguide Switch) ABK, AWS
Оптический усилитель ОУ
Оптоэлектронная интегральная схема ОЭИС
Ступенчатый профиль (Step-Index Separate-Confinement Heterostructure) SISCH
Фотонные кристаллы ФК
Оптическая резонаторная система OPC
Лазеры с вертикальной резонаторной полостью и поверхностной эмиссией (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) VCSEL
Элемент дифракционного оптического взаимодействия (Diffractive Optical Interconnect Element) DOIE
Вынужденное комбинационное рассеяние BKP
(Stimulated Raman Scattering) SRS
Вынужденное рассеяние Манделыитама-Бриллюэна ВРМБ
(Stimulated Brillion Scattering) SBS
Наноструктурные материалы HCM
Free Spectral Range FSR

Ситаллы - это стеклокристаллические материалы, получаемые направленной кристаллизацией различных стекол при их термической обработке. Состоят из одной или нескольких кристаллических фаз. В ситалле мелкодисперсные кристаллы (до 2000 нм) равномерно распределены в стекловидной матрице. Количество кристаллических фаз в ситалле может составлять 20 - 95 % (по объему). Изменяя состав стекла, тип инициатора кристаллизации (катализатор) и режим термической обработки, получают ситаллы с различными кристаллическими фазами и оптическими свойствами. Впервые ситаллы были изготовлены в 50-е годы [11].
Оптически прозрачные ситаллы получают на основе стекол системы 1л20-А1203-8Ю2 (сподумено-эвкриптитовые составы) инициатор кристаллизации ТЮ2. В оптически прозрачных ситаллах размер кристаллов не превышает длины полуволны видимого света. Область применения - космическая и лазерная техника, астрооптика [11]. Основные оптические свойства ситалла приведены в таблице 2.1.
Таблица
Оптические характеристики ситалла
Показатель преломления, пе 1,5447
Показатель преломления, п,: - пс 0,00975
Температурный коэффициент показателя преломления для 2 = 0,5461 мкм, °С~1 в интервале +/-20°С 1,43-10'5
Область прозрачности, мкм (толщина 10 мм) 0,5 - 2
В таблице 2.2. приведена зависимость показателя преломления от длины волны светового излучения пропускаемого через ситалл.