Разработка модели оптического фильтра с параллельно погруженными каналами и применение его в информационных технологиях

Селескова А.В.

МГОУ имени В.С. Черномырдина

Информационные технологии (ИТ) являются наиболее важной составляющей процесса использования информационных ресурсов общества. Которая к настоящему времени прошла несколько эволюционных этапов, смена которых определялась главным образом развитием научно-технического прогресса, появлением новых технических средств переработки информации.

В связи с этим хочется затронуть тему передачи оптических сигналов на расстояния.

Непрерывный рост сегодняшнего (широкополосного) интернет-трафика все еще вызывает разработку фотонных устройств с гибкими возможностями обработки сигналов и маршрутизации. Так для увеличения плотности передаваемых сигналов вводятся технологии мультиплексирования (уплотнения) каналов. В схемах переда сигнала появляется множество дополнительного оборудования, что приводит к их громоздкости и увеличению стоимости обслуживания всей системы.

Сейчас ведётся разработка модели оптического фильтра с параллельно погружёнными каналами, которая позволит отделить один оптический канал от комбинированного сигнала без использования электронной аппаратуры.

Принцип моделирования такого фильтра включает в себя разработку конструкции, выбор средств(а) проектирования, изучении технологии и подбор параметров. По проведению моделирования делается анализ работоспособности модели и предоставляется готовое изделие. Общий вид модели представлен на рисунке 1.

Рисунок 1 - Общий вид модели оптического фильтра с параллельно погружёнными каналами

Параметры разрабатываемой модели следующие:

• Прямой волновод с шириной 1.0 мкм, толщиной 0.5 мкм, из материала Ta₂O₅-SiO₂ с показателем преломления 1.7825;

• Изогнутый волновод с шириной 1.0 мкм, толщиной 0.5 мкм, из материала Ta₂O₅-SiO₂ с показателем преломления 1.7825;

• Подложка с длиной 8.0 мкм, шириной 6.0 мкм, из материала SiO₂ с показателем преломления 1.45;

• Оболочка из воздуха с показателем преломления 1

Наиболее удачной средой разработки такой модели будет OptiFDTD, так как только данная среда производит моделирование с помощью метода конечных разностей и поддерживает взаимодействие с пакетом программ Optiwave, в качестве элемента библиотеки [2].

Для построения и внесения оптических данных модели в программу, необходимо изучить технологию изготовления. Производство оптического фильтра возможно только с помощью процесса литографии. Этот процесс занимает достаточно время на изготовление. Процесс технологии изготовления представлен на рисунке 2.

Рисунок 2 – Процесс технологии изготовления оптического фильтра

Сначала радиочастотным распылением наносится слой SiO₂, а затем слой многослойного стекла Ta₂O₅–SiO₂. После производится испарение маски Cr, что приведёт к центру каналов волновода. Дальше выполняется реактивное ионное травление, которое позволит создать форму каналов из многослойного стекла. Затем опять распылением наносится SiO₂, чтобы заполнить количество стравленного материала каналов. После этого Cr удаляется влажным травлением. Следом опять распыляется SiO₂, в качестве буферного слоя и наконец, распылением наносится слой многослойного стекла Ta₂O₅–SiO₂. После испарения Cr и реактивного ионного травления получается готовая структура [4].