Введение к работе
В настоящее время одной из актуальних задач современной тохігн ки волоконно-оптической связи (ВОЛС) является разработка и релг.: заиия ВОЛС с полностью оптической обработкой и адресацией ипфовма ционпого сигнала непосредственно в канале передачи. Новая светот равллемая элементная база, позволявшая производить управление па раметрами световых потоков о помощью света, должна значительно пс высить надежность и пропускную способность ВОЛС за счет больших потенциальных возможностей оптических методов и, что существенно важно, позволит избавиться от электрических кабелей,сопровождаю вих волоконные линии, котошб предназначены для управления коммутацией светсвых потоков. Основой элементной базы полностью оптических ВОЛС должен стать оптический логический элемент, в котором один световой поток или имлульс непосредственно управляет параметрами другого светового потока без промежуточного преобразования в электрический сигнал и обратно. Рдзрпботка оптических логических элементов на основе существующих нелинейных оптических сред в силу разных причин - низкое быстродействие (двухслойные структуры) либо большая энергия переключения, приходящаяся на бит передаваемой информации (бистабильные среды), встречает серьзныо технические трудности, что не позволяет реализовать на их основе оптические лопгшские элементы для систем оптической обработки информации и ВОЛС. обладающие высоким быстродействием и малой энергией переключения.Поэтому для их реализации необходимо использовать иные нелинейные оптические среды и принципы оптической модуляции световых потоков.
Целью иатшой работы является разработка нсзых физических принципов записи оптической информации л светоуггоэвляемых оптических свел, создание на их основе оптических логических элементов, обладающих малой энергией переключения и высоким быстродействием, а также разработка и создание светоупвавляєшх гпжбовов для систем оптической обработки информации и ВОЛС.
Научная новизна и практическая ценность работы связана с изучением нового явлеггая - фотостимуливовапной перестройки электрических полей в объеме туннельных МДП СТРУКТУР и их їсяпетики. Эти исследования позволили провести качественный теоретический анализ процессов, обусловленных освещением, вывести основные соотпоягстля. описывакшо перераспределения полой в рамках лвейФссого и лиффузи-
- * -
опно-двейФового приближений. Полученная в ходе теоретического анализа и експериментальних исследований информация дала возможность предложить новий принцип записи оптической информация в пиле про-Филя распределения напряженности электрического поля, ойрэзовэнно-го зарядами свободных носителей, а также разработать оптическую своду - туннельные МШІ структуры на основе выеокоемных полупроводниковых элоктвооптических квисталлоЕ. На базе вазваботашшх свед били предложены, вззваботаїш и реализованы светоуггаавляемт оптические логические' элементы, на основе котошх били созданы свотоуп-взвляомыо пвибори. предназначенные для систем оптической сбвабот-ки информации и ВОЛС с параметрами (глубина модуляции, быстродейс-твие, эневгая переключения), существенно превосходящими СУИОСТВУЮ-шие аналога (структуры ЩЩ-ЖК).
Аттвобапия результатов работы. Основные результаті^ работы докладывались на 13- и 14 Мойдунаволных конференциях по когерентной и келіпіейной оптике (Минск, 1983 г., Санкт-Петербург, 1991 г.) изложены в твудах коовдішзционного совещания социалистических стван по физическим проблемам оптоэлектвоники (Баку, 1939 г.). 1- Всесоюзной конференции по оптической обработке информации (Легопігвад, 19S9 г.), III- Всесоюзной конференции по вычислительной оптоэлект- роьлке, (Евеван, 1987 г.). Всесоюзной конференции по Физическим проблемам оптической связи (Севастополь, 1990 г.), Всесоюзной конференции "Физика и применение контакта металл-полулвеводник" (Киев. 1987г.), 11- и 12- Всесоюзных конференциях по Физике полупво-водшікоз (Кишннов, 19S9 г.. Киев, 1990 г.). Всесоюзной конференции по Фотоэлектрическим явлениям в полупроводниках и др. Основные результаты работы изложены в твех статьях и двух отчетах о НИР. Приоритет технических решений' защищен 2 авторским;! свидетельствами.
Структура и объем пдботн. Диссертация состоит из введения. 5 глав, заключения и списка цитируемой литературы. Объем диссертации составляет 179 страниц печатного текста, 4S шеукков, 2 таблицы. Список цитируемой литературы составляет 63 наименования.
1 рсковше положения, вшостшип ття ЯЯЖИТУ
1. Предложен новый пвигаппг записи оптической информации в стр.ук-тувах на основе внеокоомных блектвооптических полупроводниковых кристаллов с неинжектируюшиш контактами е виде профиля электрического поля, обусловленного протеканием через
структуру сквозных токов мопополявнсй згожогаии. образованных
зарядами свободных йотоноситолея.
2. Проведен качествеізшй теоретический аналіз йотосталуливозашой
ПЄВ0СТВОЙКИ &ЛЄКТВИЧЄСКИХ ПОЛеЙ К ИХ КИПЯТИКИ в ствукт\ве ТІПТО
Щ(ТД)М. Получоїш соотношения, зписішзюшяе хавэктев профиля поля в дрейфовом и лж&йузиоино-лвеййовом пвкблжсниях. Сдола-іш оненкі предельных' параметров основных хавактовистик структуры: быстволействия и энергии переключения, а тага:о получено со-' отношение, описываюпео взаимосвязь отих характеристик.
-
Экспериментально исследованы хавактев перераспределения наггвя-конностп электвическях полей и их кінетика в объеме кристаллов таких ствуктув пол действием освещения пси протекании ФОТОТОКОВ МОНОПОЛЯВНОЙ ИНЖЄКІЩИ.
-
Показано, что такие структуры могут быть использованы в качестве оптических логичен х элементов в светоуггвэвлясмых ггвибовах. Проведена оптимизация параметров структуры с иольм создания но ее основе оптического логического элемента.
-
На основе одноканальних оптических логических элементов продло-шш, разработаны и реализованы следукзие сеотоупрзвляєшо ептп-чосіао приборы: евстоупвзвляемый оптически затвов - усилитель, коммутатор оптически каналов 1x2. преобразователь для умоньшо-ішя длительности оптических импульсов. Предложен многоканальный оптический логически элемент для ІІЬМС. Основіше джамическиа и вповготпческие характеристики пвеллоаошшх оптических логичос-1 ких элементов превосходят супествукпие аналога (МИ1-КК).