Главная > Волоконная оптика и приборостроение
НАПИШУ ВСЁ ЧТО ЗАДАЛИ
СЕКРЕТНЫЙ БОТ В ТЕЛЕГЕ
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
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 систем

Интеграция 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 Снижение габаритных размеров, видимо, основное достоинство интегрального коммутатора этого типа. Его недостатком являются ограничения, накладываемые на тип переключателя. Перекрестная помеха в переключателях на основе трехмерных линз не может быть обеспечена ниже 20 дБ.

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
email@scask.ru