- •Міністерство освіти і науки України
- •Інтегральна оптика
- •1.2. Зміна фази хвилі при її розповсюдженні
- •1.2.1.Фазова затримка
- •1.2.2. Фазова затримка, що вноситься тонким оптичним елементом
- •1.2.3. Фазова затримка, що вноситься тонкою збираючою лінзою
- •1.3. Математичні основи аналогових оптичних процесорів
- •1.3.3.2. Фур’є-образ згортки і кореляції
- •1.4. Розповсюдження оптичної хвилі
- •1.4.1. Розповсюдження оптичної хвилі у вільному просторі
- •1.4.2. Реалізація фур’є-перетворення в оптиці і в інтегральній оптиці зокрема
- •2. Теорія оптичного хвилеводу
- •2.2. Оптико-геометричний підхід до фізики плоского хвилеводу
- •2.2.1. Дисперсійне рівняння хвилеводу
- •2.2.3. Ефективна товщина хвилеводу
- •2.2.4. Довжина оптичного “зигзагу”
- •2.2.5. Кількість мод, які можуть розповсюджуватися у хвилеводі
- •2.2.6. Різниця між коефіцієнтами заломлення хвилеводу та оточуючих шарів.
- •2.3. Реальний хвилевід
- •2.4. Дисперсія у хвилевідній системі
- •2.4.1. Хроматична дисперсія
- •2.4.2. Модова дисперсія
- •2.5. Розповсюдження хвиль у градієнтному хвилеводі
- •3. Базові елементи інтегральної оптики. Пасивні елементи
- •3.1. Елементи введення-виведення (інтегрально-оптичні елементи зв’язку)
- •3.1.1. Призмовий елемент введення-виведення
- •3.1.2. Решітчастий елемент введення-виведення
- •3.2. Планарні оптичні елементи
- •3.2.1. Лінзи Люнеберга
- •3.2.2. Геодезична лінза
- •3.2.3. Дифракційні лінзи
- •4. Активні елементи інтегральної оптики
- •4.1. Електрооптичні пристрої
- •4.1.1. Модулятори-перемикачі на основі ефекту тунельної перекачуванни світла, або модулятори-перемикачі на зв’язаних хвилеводах
- •4.1.2. Модулятори-перемикачі інтерференційного типу
- •4.1.3. Електрооптичні модулятори на основі ефекту Брега
- •4.1.4. Електроабсорбційні модулятори
- •4.2. Акустооптичні модулятори
- •4.3. Магнітно-оптичні модулятори
- •4.4. Генерація світла в системах інтегральної оптики
- •5. Інтегральна оптика в приладах і пристроях
- •5.1. Датчики фізичних величин та пристрої на основі решітчастих елементів введення-виведення
- •5.1.1. Кутовимірювальні датчики
- •5.1.2. Хвилевідні фільтри на основі явищ аномального відбивання пропускання
- •5.2. Інтегрально-оптичні пристрої обробки інформаційних сигналів. Принципи оптичної хвилевідної обробки сигналів. Методи побудови оіс для інформаційної техніки
- •5.2.1. Типи та основні класи оіс для обробки інформації
- •5.2.2. Оіс для обробки сигналів
- •5.2.2.1. Інтегрально-оптичні спектроаналізатори високочастотних сигналів
- •5.2.2.2. Інтегрально-оптичні корелят ори
- •5.3. Аналого-цифрові перетворювачі. Чотири розрядний ацп
- •5.4. ОІс для обчислювальної техніки
- •5.4.2. Приклади побудови логічних елементів
- •6. Нейронні і нейроподібні мережі та їх оптична реалізація.
- •6.1. Структура нейронних мереж.
- •6.2.Алгоритм роботи нейронної мережі. Алгоритм Хопфілда
- •6.3. Перспективи розвитку оптичних нейронних мереж.
- •6.4. Реалізація оптичних нейронних мереж
- •6.4.1 Оптична нейронна мережа з процесорним ядром у вигляді безопорнрої голограми.
- •6.4.2. Оптична нейронна мережа з процесорним ядром у вигляді узгодженого фільтра.
- •6.4.3. Недоліки і переваги обох систем.
- •7. Оптичний зв’язок відкритими каналами
- •7.1. Розповсюдження світла через атмосферу
- •7.1.1. Молекулярне поглинання
- •7.1.2. Поглинання та розсіювання рідкими або твердими частинками
- •7.1.3. Атмосферна турбулентність
- •7.2. Макрохвилеводи
- •Волоконно-оптичні лінії зв’язку. Пасивні та активні елементи восп
- •1. Фізичні характеристики оптичного волокна
- •1.1. Основні елементи оптичного волокна
- •1.2. Типи і характеристики оптичного волокна
- •1.2.1. Профілі показника заломлення
- •1.3. Властивості оптичних волокон як передаючого середовища
- •1.3.1. Поглинання в оптичних волокнах
- •1.3.2. Дисперсія
- •1.4. Геометричні параметри волокна
- •1.4.1. Відносна різниця показників заломлення ядра та оболонки
- •1.4.2. Числова апертура волокна
- •1.4.3. Нормована частота
- •1.4.4. Хвиля відсічки
- •1.4.5. Наближена оцінка міжмодової дисперсії багатомодового волокна
- •1.5. Характеристики оптичних волокон згідно з рекомендаціями itu-t
- •1.6. Нелінійні оптичні явища в одномодових волокнах
- •1.6.1. Фазова самомодуляція (фсм) та перехресна фазова модуляція (фкм)
- •1.6.2. Вимушене комбінаційне (Раманське) розсіяння вкр (srs) і розсіяння Мандельштама-Бриллюена врмб (sbs)
- •1.7. Одномодові волокна нових типів виробництва компаній lucent technologies cornigs.
- •2. Оптичні кабелі
- •2.1. Особливості конструкції оптичних кабелів
- •2.2. Монтаж оптичних кабелів
- •2.2.1. Аналіз втрат, які виникають у процесі монтажу оптичних кабелів зв’язку
- •2.2.2. Методи з’єднання оптичних волокон
- •2.2.3. Зварні з’єднання
- •2.2.4. Клейові з’єднання
- •2.2.4. Механічні з’єднувачі
- •2.2.5. Рознімні з’єднання
- •3. Пасивні оптичні елементи волз
- •3.1. Волоконно-оптичні відгалужувачі і розгалужувачі
- •3.1.1. Зварні відгалужувачі
- •3.1.2. Відгалужувачі із градієнтною циліндричною лінзою
- •3.1.3. Спектрально-селективні розгалужувачі (мультиплексори/демультиплексори)
- •3.2. Волоконно-оптичні перемикачі
- •3.2.1. Електромеханічні перемикачі
- •3.2.2. Термооптичні перемикачі
- •3.2.3. Електрооптичні перемикачі
- •3.2.4. Оптичні ізолятори
- •4. Активні елементи волз
- •4.1. Джерела випромінювання
- •4.1.1. Світлодіоди
- •4.1.2. Лазерні діоди (лд)
- •4.1.3. Фабрі-Перо-лазер
- •4.1.4. Лазери з розподіленим оберненим зв’язком (роз-лазери) і розподіленим брегівським відбиванням (рбв-лазери)
- •4.1.5. Лазерні діоди із зовнішнім резонатором
- •4.1.6. Найважливіші характеристики джерел випромінювання для волз
- •5.2. Складові елементи передавального оптоелектронного модуля
- •5. Приймальні оптоелектронні модулі. Ретранслятори, підсилювачі
- •5.1. Приймальні оптоелектронні модулі (пром)
- •5.1.1. Функціональний склад пром
- •5.1.3. Лавинні фотодіоди
- •5.1.4. Технічні характеристики фотоприймачів
- •5.2. Електронні елементи пром
- •5.2.5. Таймер
- •6. Повторювачі та оптичні підсилювачі
- •6.1. Типи ретрансляторів
- •6.1.1. Повторювачі
- •6.1.2. Оптичні підсилювачі
- •6.1.3. Підсилювачі Фабрі-Перо
- •6.1.4. Підсилювачі на волокні, які використовують бріллюенівське розсіювання
- •6.1.5. Підсилювачі на волокні, які використовують раманівське розсіювання
- •6.1.6. Напівпровідникові лазерні підсилювачі
- •6.2. Підсилювачі на домішковому волокні. Волоконно-оптичні підсилювачі
- •6.3. Інші характеристики ербієвих волоконних підсилювачів
- •6.4. Схеми накачування ербієвого волокна воп
- •Список літератури до частини іі
- •Волоконно-оптичні
- •1.2. Структура систем зв’язку
- •1.3. Способи передавання сигналів
- •1.3.1. Послідовне і паралельне передавання сигналів
- •1.3.2. Синхронне та асинхронне передавання сигналів
- •1.3.3. Поелементне передавання сигналів
- •1.3.4. Передавання сигналів кодовими комбінаціями
- •1.4. Особливості каналів зв’язку
- •1.4.1. Особливості аналогових каналів зв’язку
- •1.4.2. Особливості цифрових каналів зв’язку
- •1.5. Параметри цифрової системи зв’язку
- •2. Волоконно-оптичні системи зв’язку
- •2.1. Структура волоконно-оптичної лінії зв’язку
- •2.2. Переваги використання оптичних волокон у системах зв’язку
- •3. Проектування (планування) волоконно- оптичної лінії зв’язку
- •3.1. Аналіз смуги пропускання волз
- •3.2. Втрати і обмеження в лініях зв’язку
- •4. Системи передавання інформації
- •4.1. Системи зв’язку плезіохронної цифрової цифрової ієрархії
- •4.1.1. Системи зв’язку для ліній зв’язку первинної цифрової ієрархії е1
- •4.1.2. Системи зв’язку для ліній зв’язку вторинної цифрової ієрархії е2
- •4.1.3. Системи зв’язку для ліній зв’язку третинної цифрової ієрархії е3
- •4.1.4. Системи зв’язку цифрової плезіохронної ієрархії е4
- •4.2. Системи і обладнання синхронної цифрової ієрархії
- •4.2.1. Синхронна цифрова ієрархія та мережі
- •4.2.2. Апаратура сці (sdh)
- •4.2.3. Апаратура sdh компанії Lucent technologies
- •4.2.4. Апаратура сці виробництва фірми siemens
- •5. Методи ущільнення інформаційних потоків
- •5.2. Метод часового ущільнення
- •5.3. Модове ущільнення
- •5.4. Ущільнення за поляризацією
- •5.6. Оптичне часове ущільнення (otdm)
- •5.7. Методи ущільнення каналів за полярністю
- •Список літератури до частини ііі:
- •8. Мохунь і.І, Полянський п.В. Інтегральна оптика в інформаційній техніці. Конспект лекцій. – Чернівці, Рута, 2002, – 79 с.
- •Задачі та практичні питання до курсів
- •І. Інтегральна оптика в інформаційній техніці
- •Іі. Волоконно-оптичні системи передавання.
- •Додаток 1
- •2. Зберігання форми переданого сигналу, можливість відновлення його початкової форми.
- •Перевід величини втрат з відсотків до дБ та навпаки
2.2.4. Клейові з’єднання
Іншим способом отримання з’єднань ОВ є їх склеювання. До переваг цього методу треба віднести оперативність, відсутність деформації серцевин волокон. Це сприяє зменшенню втрат, відсутності напруги в області стику, забезпеченню непоганої міцності та ін. Проте такі з’єднання мають обмежений термін служби та часову нестабільність втрат.
Для отримання клейового з’єднання використовують (див. рис.2.2.7): суміщення та фіксацію ОВ у капілярі, в прямокутній трубці, за допомогою V-подібні канавки, за допомогою стрижнів.
2.2.4. Механічні з’єднувачі
Останнім часом широкого застосування набули з’єднання ОВ за допомогоюмеханічних з’єднувачів. Переваги таких з’єднувачів:
порівняно мала вартість;
оперативність (час отримання з’єднання не більше 3-х хвилин);
висока ремонтна здатність;
д
Рис. 2.2.8. Механічний з’єднувач типу Fiberlock:
1 – пластмасо-алюмінієва основа; 2 – металевий елемент з м’якого алюмінієвого сплаву; 3 – ОВ; 4 – пластмасова кришка
Область застосування – лінії передачі з відносно невисокими вимогами до величини втрат (короткі лінії міжстанційного зв’язку, локальні мережі і т. ін.)
Для узгодження стику волокон у механічних з’єднівачах можуть використовуватися різні рідини, гелі, мастила та адгезиви, причому гелі найчастіше, а рідини лише зрідка.
Н
Рис.
2.2.9. з’єднувач CLS Light Splice компанії Lucent
Technologies: 1
– прозорий пластиковий корпус; 2 –
скляна капілярна трубка; 3 - металева
пружина; 4 – тонкий шар еластичного
матеріалу; 5 – оптичне волокно
Конструкція іншого досить вдалого механічного з’єднувача – з’єднувач CLS Light Splice компанії Lucent Technologies – зображена на рисунку 2.2.9. Він призначений для з’єднання волокон діаметром від 250 до 900 мкм. Втрати на з’єднання не більше 0.2 дБ. Працює в широкому діапазоні температур.
2.2.5. Рознімні з’єднання
Потреба в рознімних з’єднаннях виникає при багаторазовому підключенні ОВ до джерел (приймачів) та стикуванні волокон між собою.
Найбільшого застосування отримали розніми штекерного типу. Основними їх елементами є два штекери-кінцевики, в яких закріплюються ОВ та муфта, що служить для з’єднання штекерів. Джерела втрат у такому з’єднанні – поперечні та кутові зсуви оптичних волокон. Для зменшення френелевих втрат використовують фізичний контакт та кутовий фізичний контакт торців.
Використовують також розніми з можливістю юстування (корекції положення) торців волокон. Волокна в обох кінцях розніму вмонтовані у втулки, які можуть обертатися навколо осі розніму. При цьому торці волокон зміщені відносно осі розніму на незначну величину близько 1 мкм. Обертаючи втулки в обох кінцях розніму та слідкуючи за рівнем сигналу, можна добитися практично повного збігання осей волокон. Втрати в таких рознімах можуть бути мінімізовані до величин <1 дБ.
3. Пасивні оптичні елементи волз
До пасивних оптичних елементів ВОЛЗ відносять: відгалужувачі, розгалужувачі, перемикачі, оптичні ізолятори, циркулятори, поляризатори, мультиплексори і демультиплексори.