Оптика фемтосекундных лазерных импульсов - Ахманов С.А.
ISBN 5-02-013838-Х
Скачать (прямая ссылка):
В схеме ИО-ЦАП на электрооптических дифракционных решетках электрический вход каждого дифракционного элемента пространственного модулятора выполнен так, что при одном и том же приложенном напряжении дифракционные эффективности смежных элементов различаются в 2 раза. Интенсивность излучения в планарном OB пропорциональна аналоговому представлению поступившего на модулятор цифрового кода. Быстродействие таких ИО-ЦАП определяется собственной емкостью системы сигнальных электродов устройства и может достигать нескольких гигагерц. Однако развитие этого направления требует дальнейших исследований и конструктивно-технологических проработок ИО-ЦАП.
7.6. ОПТИЧЕСКИЕ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ СХЕМЫ ДЛЯ
РАСПОЗНАВАНИЯ НАБОРОВ ДАННЫХ, ФИЛЬТРАЦИИ
И КОДИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ
Волноводные модуляторы интерференционного типа являются основным конструктивным элементом ИО-логических элементов и более сложных ОИС, выполняющих различные функциональные преобразования и обработку оптических и электрических сигналов. ITa основе волноводных интерферометров Маха— Цендера созданы ОИС волноводных процессоров для распознавания (фильтрации) наборов данных, многофункциональные • ОИС, выполняющие логические операции и кодирование (декодирование) импульсных оптических сигналов, ОИС для временной фильтрации и преобразования электрических сигналов [83].
Схемы волноводных процессоров для распознавания наборов данных приведены на рис. 7.11 и 7.12. В простейшем случае такая ОИС (см. рис. 7.11) представляет собой волноводный интерферометр Маха -г Цендера с соответствующим набором пар сигнальных электродов в одном или обоих плечах интерферометра и волновод-ную голограмму [188] для фильтрации полезного оптического сиг-
.182 6
Ol 6}
Рис. 7.11. Схема ИО-процессора для распознавания наборов данных (а) н структура сигнальных и опорных электродов для 3-канального процессора (б): А, Б — плечи сигнального и опорного волноводных пучков соответственно; 1 — устройство ввода излучения; 2 — светоделитель; 3 — управляющие электроды; 4 — область волноводной голограммы; 5 — линза; 6 — фотодетектор; 7 — электрооптнческнй фазовращатель; 8— поглотитель; 9 — сигнальные электроды
нала на выходе ОИС. При подаче на электроды некоторой определенной комбинации напряжений, соответствующей определенному набору признаков объекта, в сигнальном плече интерферометра возникают вследствие электрооптического эффекта соответствующие фазовые сдвиги, которые формируют волновой фронт сигнальной волны.
В волноводном интерферометре в месте пересечения сигнальной и опорной волн формируется и записывается волноводная голограмма. Для считывания голограммы мощность оптического излучения в OB нужно значительно уменьшить (более чем в 10 раз), а в плечо опорной волны следует ввести дополнительный фазовый сдвиг. При распознавании сигнальная и опорная волны совмещаются на голограмме, в результате чего на фотоприемник поступает разностный сигнал, равный нулю только в том случае, когда комбинация напряжений на сигнальных электродах такая же, как и при записи голограммы. Любое отклонение от заданной комбинации напряжений приводит к появлению сигнала на выходе фотоприемника. Таким способом ОИС осуществляет распознавание заранее заданных комбинаций напряжений, соответствующих определенным наборам обрабатываемых данных.
На основе рассмотренного принципа был создан 3-канальнык ИО-процессор для выполнения операций распознавания наборов данных. Оптическая ИС процессора выполнена на подложке нио-
Рис. 7.12. Схема 16-канальио-го ИО-процессора:
1 — подложка с ОИС; 2, б — входной н выходной рупоры; 3 — система электродов; 4 — 16-канальные OB; 5 — область волноводной голограммы бата лития и содержит светоделительную решетку из металлизированного фоторезиста, электрооптический фазовращатель, зеркало, обеспечивающее полное внутреннее отражение, и набор сигнальных электродов, с помощью которого формируются три канала шириной 100 мкм для ввода в сигнальное плечо интерферометра информации, поступающей от первичных датчиков. Такая ОИС позволяет различать фазовый сдвиг в каждом канале, по отношению к зафиксированному на голограмме, менее 3-Ю-2 рад.
При работе рассмотренной ОИС в режиме распознавания используются оба электрода каждой пары сигнальных электродов. Если сигнальное и опорное напряжения в данном канале равны, то фазового сдвига волны в канале не происходит, а если они равны во всех каналах, то плоская волна проходит электродную область OB без искажения волнового фронта и формируемая волноводная голограмма представляет собой обычную фазовую решетку. Когда же при некотором определенном фазовом сдвиге, вводимом в опорное плечо интерферометра, сигнал на выходе фотоприемника оказывается равным нулю, это соответствует тому, что комбинация напряжений, прикладываемых к опорным электродам, идентична неизвестной комбинации напряжений, приложенных к сигнальным электродам. Для осуществления операции распознавания в процессоре должен обеспечиваться доступ к библиотеке наборов опорных напряжений, которые соответствуют определенным признакам, предъявляемым для распознавания объектов. При поступлении в процессор неизвестной комбинации напряжений он осуществляет поиск эталонной комбинации опорных напряжений, которая соответствует отсутствию выходного сигнала с фотоприемника.
