Оптика фемтосекундных лазерных импульсов - Ахманов С.А.
ISBN 5-02-013838-Х
Скачать (прямая ссылка):
С целью уменьшения размеров подложки ОИС предложен трехпроходный ОИС-спектроанализатор с двумя дифракционными решетками объемного типа с монотонно изменяющимся перио-•одом [64]. Такие решетки расположены на противоположных торцах подложки ниобата лития с планарным OB и выполняют •одновременно роль фокусирующих и спектральных элементов. Разработанный ОИС-спектроанализатор имеет длину 15 мм и
.171 обеспечивает разрешение 4 МГц в полосе частот 1 ГГц (/о=0,333... ... 1,333 ГГц). Эффективно работающий спектроанализатор потребляет до 2 Вт электрической мощности.-
Для одновременного повышения акустооптического качества материала планарного OB и уменьшения потребляемой ОИС мощности волновод на основе ниобата лития может быть выполнен составным с помощью нанесения на его поверхность тонких не-волноводных [168] и волноводных пленок ХСП системы As—S, что позволяет в несколько раз снизить потребляемую мощность для обеспечения эффективного акустооптического взаимодействия в OB.
Динамический диапазон большинства разработанных ОИС-спектроанализаторов не превышает 30 дБ. Его можно увеличить, применяя оптические линзы с малыми значениями радиуса кривизны и фокусного расстояния и OB с повышенным уровнем лучевой прочности материала. Разработаны и изготовлены ОИС-спектроанализаторы на основе ниобата лития с динамическим диапазоном, превышающим 40 дБ [83].
Для повышения степени интеграции ОИС-спектроанализаторы выполняют на кремниевых подложках с изолирующим слоем SiO2 [64]. Матрица или линейка фотоприемников формируется непосредственно на кремниевой подложке, а в качестве планарного OB могут использоваться пленки аморфных диэлектриков, в частности Ta2O5 и ХСП. Для возбуждения ПАВ на поверхность OB дополнительно наносится пленка ZnO, на которой формируют встречно-штыревой преобразователь ПАВ. Такие ОИС-спектроанализаторы на кремниевых подложках могут быть достаточно большого размера, что позволяет повысить их разрешение по частоте, однако в этом случае возрастают трудности при стыковке полупроводникового лазера с волноводом ОИС.
7.4. ИНТЕГРАЛЬНО-ОПТИЧЕСКИЕ КОРРЕЛЯТОРЫ
СИГНАЛОВ
Интегрально-оптические корреляторы (ИО-корре-ляторы) электрических и оптических сигналов могут использоваться для реализации операций типа свертки. В настоящее время существует несколько разновидностей ИО-корреляторов цифровых и аналоговых сигналов. В основе их работы используется дифракция когерентных пучков оптического излучения в планарных OB на дифракционных решетках (индуцированных с помощью ПАВ и (или) электрооптического эффекта), последующее фурье-преобразование пространственно модулированного оптического сигнала посредством планарных волноводных или внешних линз, а также выделение пространственным фильтром и фотоприемником (или матрицы фотоприемников) корреляционного сигнала или сигнала свертки двух входных сигналов Si(f) и S2(t)-
Из множества разработанных ИО-корреляторов аналоговых сигналов можно выделить два основных типа: пространственно-
.172 Рис. 7.3. Схема акустооптического пространственно-интегрирующего ИО-коррелятора аналоговых сигналов: 1,2 — встречио-штыревые преобразователи; 3 — пленарный OB; 4 — линза; 5 — фильтр пространственных частот; 6 — фотодетектор; 7 — поглотитель ПАВ
{1 S2 It)
.S1ItI
интегрирующие (рис. 7.3) и время-интегрирующие корреляторы [83]. Схемы быстродействующих ИО-корреляторов цифровых сигналов [81] представлены на рис. 7.4 и 7.5. Для выполнения интегральной операции корреляции или свертки необходимо обеспечить запоминание фильтрующей функции (эталонного кода) — сигнала S2(Z), прием изменяющегося во времени информационного сигнала Si (t), который складывается из полезного сигнала и шумов, а также умножение и интегрирование сигналов.
В быстродействующем ИО-корреляторе цифровых сигналов (см. рис. 7.4) эталонный код формируется с помощью соответствующих электронных устройств электрооптического пространственного модулятора света. Входной информационный сигнал Si(Z) вызывает в волноводе генерацию радиоимпульсов ПАВ, распространяющихся на участке, длина которого (произведение длительности импульса на скорость ПАВ) согласована с длиной элемента электрооптического пространственного модулятора света. Логическая единица формируется высокочастотной ПАВ (преобразова-
S2 M
S,(t)
Рис. 7.4. Схема быстродействующего ИО-коіррелятора цифровых сигналов: 1, 2 — встречио-штыревые преобразователи; 3 — электрооптический пространственный модулятор света; 4 — плаиарный OB; J-лииза; 6, 7 — фотодетекторы
.173 SlIt/
ЛІ
SiM
Рис. 7.5. Схема электрооптического брэгговского ИО-коррелятора (моя-вольвера) цифровых сигналов:
г
\
/-"-ч
1, 2 — система встречно« штыревых сигнальных и кодирующих электродов соответственно: 3 — плаиарный OB; 4 — линза; 5 — фото* детектор
I
7
J
тель 2 с центральной частотой /02 = 875 МГц), а нуль (или минус единица, если сигнал биполярный) — низкочастотной ПАВ (преобразователь 1 с центральной частотой f0i=459 МГц). Умножение сигналов осуществляется в результате двукратной дифракции параллельного светового пучка в планарном OB, а интегрирование— с помощью оптической линзы. При обработке цифровых сигналов интеграл заменяется суммой. Геометрия ИО-коррелятора такова, что световой пучок, соответствующий совпадающим разрядам входной посылки (0—0 или 1—1), попадает на фотоприемник 6, а несовпадающим (1—0 или 0—1)—на фотоприемник 7. Полная биполярная функция корреляции получается после вычитания выходных сигналов фотоприемников в электронной схеме.
