Введение к работе
Актуальность темы
Актуальность данной работы обусловлена быстрым ростом новейших систем связи и информатики с использованием оптических линий связи.
Для получения наибольшей эффективности при эксплуатации волоконно-оптических систем передачи (ВОСП) необходимо использовать современную элементную базу.
Основными направлениями совершенствования оборудования линейных трактов ВОСП можно назвать: освоение полностью оптических методов обработки сигналов; освоение длинноволновых диапазонов волн, с целью уменьшения потерь в кабеле, и когерентных методов приема; совершенствование методов спектрального, уплотнения; создание эффективных оптических усилителей с малым уровнем квантовых шумов, хорошо согласующихся с волокнами; совершенствование технологии твердотельных pin-fet структур; получение полупроводниковых, лавинных диодов с однородной проводимостью; интенсификация работ в области освоения нелинейных эффектов в оптике, включая получение солитонных режимов передачи сигналов.
Важное значение в процессе передачи информации по волоконно-оптическим линиям связи (ВОЛС) имеет процесс модуляции.
Произведенный анализ электрооптических модуляторов показывает, что они являются важнейшими устройствами оптического тракта при создании телекоммуникационных систем, работающих на значительные расстояния. Большое разнообразие электрооптических модуляторов с внешней модуляцией подчеркивает актуальность разработки и исследований новых устройств данного направления.
Действительно, непосредственная модуляция является .наиболее эффективной при расстояниях не более 100 км и скорости передачи до 2,5 Гбит/с. Однако, при большей протяженности оптического тракта рекомендуется использовать лазеры с внешними модуляторами, при этом появляется возможность увеличения информационной способности за счет спектрального уплотнения оптических волокон.
Хорошие результаты могут быть получены при применении модуляторов электро-абсорбционного типа, но они еще находятся на ранних стадиях разработки.
Достаточно перспективными являются оптические модуляторы на основе пленарных световодов с использованием полимерных материалов, однако, их изготовление связано с большими трудностями.
Необходимостью привлечения высоких напряжений для осуществления
процесса модуляции, в кристаллах, обладающих линейным
электрооптическим эффектом, ограничивает их применение в качестве внешних модуляторов.
Следовательно, возникает вопрос о разработке таких электрооптических модуляторов, технические характеристики которых удовлетворяли бы условиям эксплуатации протяженных оптических систем .передачи, не требовали существенных значений управляющего напряжения, которые бы отвечали простой технологии изготовления при малых капитальных затратах.
Цель и задачи работы
"" Целью работы является исследование закономерностей протекания ряда процессов в электрррптических модуляторах на основе кристаллов ниобата лития, на базе п-р-п перехода германиевого транзистора и волоконно-оптического модулятора на оптическом волокне легированном хромом.
Для выполнения поставленной цели решались следующие задачи:
-
Проведен литературный анализ существующих систем модуляции .излучения в волоконно-оптических линиях,связи.
-
Исследован электрооптический модулятор на кристалле ниобата лития с различными геометрическими размерами.
-
Исследованы закономерности нелинейного преобразования частоты и возможности генерации заданной серии оптических импульсов в электрооптических модуляторах на основе кристалла ниобата лития.
-
Произведен анализ резонансных свойств модулятора на основе кристалла ниобата лития.
-
Исследован п-р-п переход германиевого транзистора и возможности использования его в качестве электрооптического модулятора.
. .,.6. ;Получе.ьо0.рдномодовое волокно легированное ионами хрома, в
-Г котором. ^обнаружен эффект модуляции и усиления оптического
. ,, излучения. ...
"і Научная новизна работы..-.,.,
Научная новизна работы состоит в том, что получены следующие
новые научные результаты.
1. В процессе изучения модуляторов на основе кристаллов ниобата лития впервые создана установка, позволяющая регистрировать форму напряжения подаваемого на кристалл, отслеживать изменение данной 'формы напряжения при возникновении собственных резонансов кристалла, регистрировать механические перемещения кристалла в электрроптической ячейке, возникающие под действием подаваемого напряжения.
-
Впервые показано, что нелинейные свойства модулятора, в том числе и резонансные, позволяют получать заранее заданные контролируемые серии оптических.импульсов.
-
Впервые на базе п-р-п перехода германиевого транзистора, осуществлен процесс модуляции отраженного от поверхности кристалла луча гелий-неонового лазера.
-
Впервые получены результаты исследования волоконно-оптического модулятора на оптическом волокне, легированном хромом.
Практическая значимость работы
Все полученные в диссертационной работе научные результаты и используемые методы служат основой для создания новых оптических элементов, электрооптических модуляторов нового типа, применяемых в волоконно-оптических системах передачи, для создания новых устройств обработки и передачи информации.
-
На определённых частотах управляющего электрического сигнала, приложенного к пластинам электрооптического модулятора не- основе кристалла ниобата лития, наблюдается его способность к изійейению формы, длительности световых импульсов, а также фазы оптического сигнала ,L";- _ ''''' " ;' lV-rj
-
На основной резонансной частоте: (231 кГц)1 возникает обратный пьезоэлектрический Зффект,1 проявляющийся в перемещении кристалла и возникновении колебаний звуковой частоты. ' *" ^>-ч -г
-
Излучение He-Ne лазера; отраженное от кристалла'' п-р-пI перехода германиевого транзистора"'ГТ311Е средней мощности испытывает амплитудную модуляцию в соответствии с законом изменения напряжения, подаваемого на бёзу биполярного транзистора;
-
В одномодовом стекловолокне, легированном ионами хрома; при воздействии оптической накачкй: наблюдается модуляция и Некоторое усиление оптического сигнала. J ,:'::''!|;Ы^"
Апробация работы
Основные положения и результаты диссертационной работы
докладывались на следующих конференциях: !"'Т:Г
Международной практической конференции «Информационные технологии на железнодорйжНом 'транспорте» (г. Хабаровск, 1998);
Третьем международном студенческом форуме стран АТР (г. - .Владивосток, 1999);
- Международной конференции молодых ученых и специалистов «Оптика 99» (г.Санкт-Петербург, 1999);
Международной практической конференции «Повышение эффективности работы железнодорожного транспорта Сибири и Дальнего Востока» (г. Хабаровск, 1999);
58-я научная конференция творческой молодежи «Научно-технические и экономические проблемы транспорта» (г. Хабаровск, 2000).
Структура и объем работы
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, , заключения и списка литературы из 111 наименований. Общий объем ,; диссертации составляет 128 страниц, включая 30 рисунков.
