Интегрально-оптические и волоконно-оптические элементы, схемы и устройства для внутриобъектовых и межобъектовых систем связи, передачи и обработки информации

• Автор: Засовин, Эдуард Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 67 с. : ил.; 21х15 см

ОГЛАВЛЕНИЕ
1. ВВЕДЕНИЕ
2. АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ
3. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
4 НАУЧНАЯ НОВИЗНА
5. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ РАБОТЫ
6. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ
7. ЛИЧНЫЙ ВКЛАД АВТОРА
8. АПРОБАЦИЯ
9 ПУБЛИКАЦИИ
10. СТРУКТУРА И ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ
10.1. Создание научной, технической и технологической базы интегральной оптики
10.2. Принципы построения и структура внутриобъектовой волоконно-оптической системы связи и передачи информации
10.3. Разработка и освоение на 1 этапе работ базовых ИО-элемен-тов и ИОС на основе стекла и ниобата лития
10.4. Базовые и функциональные ИОЭ и ИОС на основе ниобата лития и полупроводниковых структур, реализованные на 2-м этапе работ
10.5. Разработка комплекса контрольно-измерительной аппаратуры и методов измерения физико-технических характеристик ИОЭ и ИОС
10.6. Разработка методов корпусирования ИО
10.7. Принципы классификации интегральных оптических и оптоэлектронных элементов и схем
10.8. Бортовая блочно-модульная волоконно-оптическая система передачи информации
..Р. Исследования преобразователей физических величин
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ОСНОВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДИССЕРТАЦИИ ОТРАЖЕНЫ В СЛЕ-
.-ДУЮЩИХ ПЕЧАТНЫХ РАБОТАХ, ОТЧЕТАХ ПО НИР И УЧЕБ-
'-JSblX ПОСОБИЯХ
ЛИСОК ЦИТИРОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

"ГА »

1. ВВЕДЕНИЕ
В начале 80-х годов в нашей стране в связи с резким повышением роли информационных технологий в научно-техническом прогрессе, назрела проблема качественного улучшения параметров аппаратуры внутриобъектовых и межобъектовых систем связи, передачи и обработки информации: увеличения скорости и объема обработки и передачи; уменьшения вероятности ошибок; снижения уровня перекрестных помех и электромагнитных наводок; расширения функциональных возможностей, а также эксплуатационных параметров
- массы и габаритов. Особыми преимуществами для решения данной проблемы имеет использование оптического диапазона и применение оптических и квантово-электронных устройств на основе их комплексной интеграции и микроминиатюризации, т.е. переход на новейшую элементную базу, объединяющую волоконно-оптические и интегрально-оптические элементы, схемы, линии, устройства и даже системы.
В свою очередь, задача комплексной интеграции оптоэлектронных устройств требует коренного изменения принципов построения всей смежной радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) и систем на её основе.
Реализация такого перехода позволила качественно улучшить характеристики отечественных технических средств до уровня, не уступающего мировому.
Инициированные вначале задачами военно-промышленного комплекса, разработки теории многомодовой и одномодовой интегральной оптики (ИО), методов и принципов интегрально-оптических элементов, схем и устройств все больше начинают проникать в системы гражданского назначения, в частности, в системы внутриобъекговой связи, передачи и обработки информации; в системы сбора, обработки и передачи данных с удаленных объектов; а также в вычислительную технику и системы управления. Внедрению методов интегральной оптики в военные и гражданские сферы способствовало также интенсивное развитие волоконных световодов (ВС) как оптической среды для передачи информации, носителем которой является оптическое излучение.
Процесс сближения методов и технических решений ИО и волоконной оптики (ВО) важен при реализации конверсионных программ и создании систем как двойного применения, так и чисто гражданских.
На современном этапе основными направлениями развития интегральной оптики являются:
- повышение степени функциональности интегрально-оптических схем (ИОС) и устройств на их основе;
- разработка схем, способных обрабатывать оптический двухмерный поток информации (оптическое изображение),
- разработка бистабильных интегральных оптических схем, реализующих функции оптического переключателя, оптической памяти, бинарной логики, оптического транзистора и др.;

4. на полупроводниковой структуре с параллельно идущими в зоне связи вол-новодами.
Параметры разработанных ЭНО приведены в Табл.5, стр,48.
10.4.2. Модулятор оптических сигналов интерференционного типа на ниобате лития
Более перспективными, чем описанные в п. 10.3, являются модуляторы на основе полосковых волноводов с соизмеримыми шириной и глубиной волновода. Это позволяет хорошо согласовывать их со световодами, с полупроводниковыми лазерами и ИО-фотодетекторами с помощью волновых переходов типа «рупор» и получить высокие параметры устройств.
Простейшим таким модулятором является фазовый. Подробно его возможные конфигурации и параметры были также описаны нами в работе {15]. Его технологическая реализация не вызывает особых трудностей. Параметры образца такого модулятора были приведены нами в Табл.4.
Наиболее перспективными представляются два типа модуляторов [15]: туннельного типа (МТТ) и интерференционного типа (МИТ). В основе МТТ лежит эффект туннельной перекачки света в двух полосковых волноводах. Для оптимизации длины связи и подстройки константы распространения в связанных волноводах, на систему электродов, необходимо подавать два независимых напряжения. Полоса частот МТТ не превышает единиц ГГц. Параметры модулятора критичны к неточностям изготовления.
Другой тип - МИТ, благодаря своей топологии менее критичен к условиям изготовления и температурным колебаниям окружающей среды, т.к. допускает подстройку параметров плеч. В режиме управления “бегущей волны” модуляторы имеют полосу частот до десятков ГГц. Эта обстоятельства определили наш выбор МИТ в качестве базового.
На Рис.6 приведена схема разработанного и изготовленного МИТ. Его волноводную топологию можно представить как интегрированные в единую схему несколько структурных элементов: волноводных переходов, прямых волноводов, два Y- разветвления и волноводных изгибов [7,15]. На эту структуру должна быть наложена управляющая электродная структура.
Чтобы уменьшить физическую длину-модулятора, угол разведения волноводов (плеч) в Y-разветвителях должен быть достаточно большим, порядка 1,0°. В этом случае волноводы плеч можно считать независимыми (см. п.10.3.3.). Расчет параметров МИТ подробно изложен нами в [5].
Распределение полей основной моды в плечах интерферометра можно представить в виде:
Еп(х) = Anf0(x,y,z)®exp[-i<ï>n(x)j для правого плеча, (21а)