Оптика фемтосекундных лазерных импульсов - Ахманов С.А.
ISBN 5-02-013838-Х
Скачать (прямая ссылка):
50 Света, а ширина — угловым резонансом соответствующей моды (параметрами узла связи). Поэтому каждую моду волновода можно рассматривать как отдельный канал передачи информации, а общая информационная емкость вол-иоводной оптической системы определяется следующим образом:
Al
C = L E Vm Iog2 [1+ (S/AOm], (2.23)
т=1
где L — апертура; Vm и (SIN)m — предельное разрешение и отношение сигнал-шум канала (моды) с индексом т\ M — число мод OB.
С повышением индекса моды т ухудшается качество передачи изображения. Снижение информационной пропускной способности OB при увеличении т. связано с различием распределений полей мод и их эффективных толщин, что приводит к тому, что случайный набег фаз и затухание для различных мод оказываются различными.
Как показывают оценки на основе выражения (2.23), для реальных параметров OB информационная емкость волноводной голограммы составляет около IO3 бит. Это позволяет сделать вывод о возможности обработки высокоинформативных сигналов в волноводном тракте голографическим методом с информационной пропускной способностью порядка IO2... IO3 бит.
Следует иметь в виду, что дисперсионные характеристики волноводных голограмм, записанных волноводными пучками, обусловлены параметрами не только голограммы, но и самого волновода, в частности распределением показателя преломления OB1 который определяет степень перекрытия поля моды и профиля записанной периодической структуры, а также угловым расстоянием между модами. Кроме того, как показали эксперименты, волноводные голограммы обладают меньшей чувствительностью к отстройке от брэгговского резонанса, чем периодические решетчатые структуры [109].
Результаты исследования амплитудно-поляризационных, дисперсионных и информационных свойств волноводных голограмм позволяют сделать вывод, что наилучшими характеристиками обладают волноводные голограммы, сформированные основной модой планарного OB. В этом случае в наибольшей степени различаются поляризационные зависимости дифракционной эффективности голограмм, записанных ТЕ- и TM-волнами, осуществляется наиболее эффективно процесс записи и считывания волноводных голограмм и наблюдается наибольшая информационная пропускная способность волноводных фурье- 1 ОЛОГрйММ [110].
Исследования, проведенные по изучению ввода изображения в планарные волноводы, показывают, что, изменяя по определенному закону эффективность ввода излучения в плаиарные OB по длине зоны связи вводного устройства, можно выполнить фильтрацию соответствующих пространственных частот передаваемого изображения. Это позволяет осуществить ряд операций по обработке массивов оптических изображений методами интегральной оптики. Поскольку при вводе изображения транспаранта в планарный OB имеется однозначное ¦соответствие между пространственной частотой в фурье-спектре транспаранта и координатой, перпендикулярной направлению распространении света, то при нарушении условий ввода излучения в данной области зоны связи можно подавить соответствующие частоты и они перестанут участвовать в формировании изображения.
51 Пространственная фильтрация находит применение в задачах обработки изображений, для решения которых приходится использовать фильтрацию как низких, так и высоких пространственных частот, например при подавлении шумовых составляющих спектра, которое эффективно реализуется нарушением различных областей зоны связи вводного устройства.
В заключение следует отметить, что волноводная голография является достаточно новой областью исследований. В этом направлении предстоит еще очень большая работа: необходимо детально исследовать свойства самих волноводных голограмм, разработать целый ряд элементов объемной оптики в интегральном исполнении, например согласованные фильтры и т. п. Обработка и накопление информации с помощью волноводной голографии открывают широкие перспективы для создания целого класса специализированных аналоговых оптических процессоров и голографических запоминающих устройств большой информационной емкости, повышенной надежности и компактности в интегральном исполнении. Одним из основных вопросов на этом пути остается выбор материала, пригодного и для волноводной техники, и для записи информации го-лографическими методами. Пока что удовлетворяют этому условию только ХСП, сенсибилизированный желатин, органические фотохромные материалы. Поэтому необходимо продолжать широкий поиск новых материалов для волноводной голографии.
ГЛАВА 3
ЭЛЕМЕНТЫ ВОЛНОВОДНОГО ТРАКТА ОПТИЧЕСКИХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ НА ОСНОВЕ ТРЕХМЕРНЫХ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛНОВОДОВ
3.1. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ТРЕХМЕРНЫХ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛНОВОДОВ
Конструктивной основой для разработки устройств интегральной оптики и ОИС являются пленарные и различные трехмерные (канальные и лолосковые) волноводы, сформированные в активных диэлектриках и полупроводниковых материалах. Трехмерные OB в отличие от волноводов планарной геометрии обеспечивают дополнительное ограничение оптического излучения в поперечном сечении волноводной структуры. Такое ограничение светового потока способствует анижению управляющего напряжения, тока или мощности в активных волноводных элементах и устройствах, например в лазерах или модуляторах, и улучшению ряда других характеристик интегрально-оптичаских устройств, что !позволяет разрабатывать на основе трехмерных OB сложные ОИС разнообразного функционального назначения 168, 83, 111—115].
