Пред.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
4.10. Направления интеграции элементов световодных измерительных системИнтеграция элементов, т. е. создание функционально законченного узла, содержащего несколько однородных или разнородных элементов на единой основе (подложке), изготавливаемых по единой технологии, привлекает к себе внимание в связи с потенциальными возможностями снижения массы, габаритных размеров, потребляемой мощности, улучшения параметров узлов. Для световодных измерительных систем эта проблема особенно актуальна в связи с большим влиянием на чувствительность систем амплитудных и модовых шумов в соединениях устройств. Однако это не значит, что целесообразна интеграция всех элементов и тем более на планарной подложке. В световодных измерительных системах можно выделить четыре основных узла: электронно-оптический преобразователь, оптоэлектронный преобразователь, оптический коммутатор и оптическую схему регистрации. Эти узлы в реальных условиях эксплуатации для большинства измерительных систем пространственно разделены и соединены между собой волоконными световодами, поэтому имеет смысл говорить об интеграции элементов внутри каждого из узлов. Пространственное отделение оптической схемы регистрации от остальных узлов и соединение ее с этими узлами волоконными световодами позволяет реализовать такие достоинства световодных измерительных систем, как электромагнитная совместимость, диэлектрическое исполнение, гибкость конструкции. Таблица 4.3. (см. скан) Направления интеграции элементов световодных измерительных систем Конечно, есть отдельные области применения, в которых целесообразно объединение всех узлов в одном приборе и интеграция всех элементов можег дагь выигрыш по ряду параметров, но эти частные случаи требуют специального исследования. Можно, однако, заметить, что исполнение каждого элемента узла по специальной технологии и соединение этих узлов волоконными световодами обеспечивают лучшие параметры, чем изготовление по одной технологии разнородных элементов, вызывающее ухудшение параметров интегрируемых элементов. Единой основой (подложкой) для интеграции элементов в узле можег быть волоконный световод, пластина с рядами трехмерных интегральных линз и подложка с элементами на основе планарных и полосковых световодов (табл. 4.3). Интеграция элементов электронно-оптического преобразователя затруднена в связи с тем, что лучшие параметры излучателей достигаются при планарной технологии, а оптических вентилей и фильтров — при микрооптической или волоконной. Параметры воюконных источников излучения на сегодня не достигли значений, необходимых для широкого применения в световодных системах, планарные вентили и фильтры также не отвечают предъявляемым к ним требованиям. Кроме того, совмещение даже планарной полупроводниковой технологии изготовления лазера и планарной твердотельной технологии изготовления вентиля представляется очень сложной задачей. По аналогичным причинам сложно осуществить интеграцию элементов оптоэлектронного преобразователя, пока не отработана технология проходного детектора (см. п. 4.5). Интеграция элементов оптического коммутатора (ответвителей, переключателей) может быть осуществлена как на основе планарной технологии, так и на основе трехмерных интегральных линз, поскольку возможна реализация элементов и в планарном исполнении, и в микрооптическом. Переключатели и ответвители, изготовленные на основе полосковых световодов, имеют значительные потери, большие размеры (один ответвитель 1 : 2 имеет длину порядка 20 мм), кроме того, переключатели имеют высокий уровень перекрестной помехи. На наш взгляд, достичь путем интеграции на этом принципе приемлемых параметров оптического коммутатора очень сложно. Следует также учитывать, что возможна реализация только одномодовых оптических коммутаторов. Интеграция элементов на основе трехмерных интегральных линз позволяет изготовить одномодовые и многомодовые коммутаторы, значительно уменьшив их габаритные размеры но сравнению с коммутаторами на дискретных элементах. Можно достичь довольно высокой степени интеграции элементов Интеграция элементов оптической схемы датчиков целесообразна только для поляризационных и фазовых схем, так как датчики с модуляцией интенсивности содержат практически один элемент. Эти схемы в наиболее общем случае содержат поляризаторы, сенсоры и светоделительные элементы. Все элементы могут быть выполнены по волоконной, планарной и микрооптической технологии, соответственно их интеграция также может быть осуществлена на основе любого из рассматриваемых методов. Волоконная интегральная оптическая схема регистрации (см. рис. 3.2, б) обеспечивает минимальные оптические потерн, позволяет избежать шумов в соединителях, использовать гибкость волоконных световодов для обеспечения заданной диаграммы направленности. Этот тип интегральной схемы для сенсоров из одномодового однополяризационного или обладающего большим двулучепреломлением волокна имеет значительные преимущества перед схемами на дискретных элементах (см. п. 3.5). Для ряда поляризационных схем требуются сенсоры, изготовленные из объемных оптических монокристаллов. Такие сенсоры совместимы с многомодовыми волоконными световодами с помощью коллимирующих и фокусирующих элементов. Интегральная оптическая схема в этом случае может быть создана на основе трехмерных интегральных линз, но никакими достоинствами по сравнению с микрооптической схемой на объемных элементах она, на наш взгляд, обладать не будет. Для планарных сенсоров целесообразно применение интегральных схем на планарных (полосковых) световодах. Интеграция элементов, так же как и в случае волоконных схем, позволяет снизить шумы в соединениях элементов. Применение планарного интерферометра позволяет также снизить требования к фазовым шумам источников излучения в связи с возможностью (до десятых долей микрометра) обеспечить равенство длин измерительного и опорного плеч интерферометра с очень высокой степенью точности. В целом, на наш взгляд, проблемы создания «интегральной оптики» не существует. Необходимость в интеграции элементов определяется требованиями к конкретным узлам и приборам. Для волоконно-оптических измерительных систем и локальных сетей создание интегральных оптоэлектронных и электроннооптических преобразователей не является первостепенной задачей, сомнительны преимущества и интегрально-оптического коммутатора. Для оптических схем регистрации датчиков, особенло для фазовых, создание интегральных схем необходимо для обеспечения высокой чувствительности, ради которой собственно и применяются фазовые схемы. Здесь оптимальное для сенсора исполнение определяет и выбор волоконного или планарного метода интеграции. Волоконный метод, видимо, найдет более широкое применение, так как позволяет использовать световоды большой длины в сенсорах и тем самым повышать их чувствительность. Достоинства интеграции различных функциональных элементов на базе оптического волокна будут проявляться, по-видимому, по мере создания новых материалов, из которых можно вытягивать отрезки волокна с заданными свойствами (фоточувствительные, магнито- и электрооптические, фоторефрактивные, фотоупругие и т. д.).
|
1 |
Оглавление
|