4.1. Основные направления и проблемы в создании волоконно-оптических функциональных устройств

Интегрирование различных функциональных устройств на единой физической базе — оптическом волокне — не является самоцелью, а продиктовано очевидной целесообразностью. В то же время нельзя не видеть, что в настоящее время далеко не все необходимые компоненты волоконно-оптических систем могут быть изготовлены в волоконном исполнении. В этом случае необходим разумный выбор оптимального варианта конструкции: она может быть микрооптической, т. е. с включением традиционных, но малогабаритных элементов, планарной, т. е. основанной на принципах интегральной оптики, или (в перспективе) волоконно-оптической.

Источники излучения являются одним из ключевых классов устройств для волоконно-оптических систем. Основные достижения в создании источников связаны с планарными и полосковыми структурами. В последнее время особое внимание привлекают волоконные источники и усилители света в связи с их уникальными свойствами. Оптические модуляторы и аттенюаторы, столь необходимые для достижения тех широких возможностей, которые предоставляют волоконно-оптические системы, существуют пока в микрооптической и планарной формах. Спектральные фильтры интерференционного типа для систем со спектральным уплотнением хорошо известны и могут быть изготовлены в микрооптическом варианте. Однако недавние исследования доказали высокое качество интерференционных волоконных

фильтров, и это направление представляется чрезвычайно перспективным также для создания лазерных зеркал и датчиков спектрального типа (см. п. 3.1).

Фотодетекторы на основе волоконных структур, казалось бы, сильно уступают хорошо разработанным традиционным устройствам на базе кремния и германия. Однако их выгодно отличает возможность безразрывного съема информации.

Соединители (разъемы) хорошо разработаны, и доводка их параметров до теоретического предела — чисто техническая проблема. Значительно сложнее дело обстоит с многопотоковыми разветйителями, объединителями, а также мультиплексорами и демультиплексорами. Последние два класса устройств в отличие от разветвителей и объединителей разделяют и суммируют световые потоки на различных длинах волн.

Легко увидеть, что почти все устройства, рассмотренные выше, могут быть изготовлены на основе любой технологии: волоконной, микрооптической, планарной (табл. 4.1). Волоконная и микрооптическая технология наиболее развиты в части создания пассивных оптических устройств: соединителей, ответвителей, переключателей и т. д. Эти устройства разработаны с параметрами, близкими к теоретически достижимым, и осваиваются производством.

Таблица 4.1. (см. скан) Оптоэлектронные и оптические устройства световодных систем

Планарная технология наибольшие успехи имеет в области создания лазеров, свето- и фотодиодов. Практически все источники излучения и фотодетекторы, применяемые в реальных системах, изготавливаются по планарной технологии.

Каждый вид технологии оптимален для определенной группы устройств и обеспечивает им наилучшие параметры и технологичность за счет возможности выбора оптимальных материалов и конструкции для дискретных устройств. Однако стремление к интеграции устройств на единой основе (волоконном световоде, подложке, микрооптической пластине) и улучшению за счет этого параметров узлов в целом стимулирует разработку устройств, не типичных для данного вида технологии, например волоконных лазеров или планарных переключателей. Имеются серьезные успехи в этом направлении. Но устройства, интегрированные на единой основе, еще не достигли параметров, необходимых для реальной аппаратуры.