Лазеры сверхкоротких световых импульсов - Херман Й.
Скачать (прямая ссылка):
В настоящее время разработаны и выпускаются оптоэлектронные интегральные схемы в виде излучающих и приемных модулей [115, 181—183]. Оптоэлектронные интегральные схемы с использованием СИД имеют следующие параметры:. 1) излучающий модуль: питание ±5 В, потребляемая мощность 0,5 Вт, скорость ,передачи информации до 220 Мбит/с, средняя оптическая мощность —17 дБм (при вводе излучения в ВС с диаметром сердцевины 62,5 мкм, оболочки 125 мкм и числовой апертурой ЛМ = 0,29) и —22 дБм (при вводе излучения в ВС с диаметром сердцевины
iafc. 165 50 мкм, оболочки 125 мкм и /VA = 0,2), длина волны излучения 1320 нм, ширина спектра 110 нм; 2) приемный модуль: питание ±5 В, .потребляемая мощность 0,25 Вт, полоса частот 220 МГц, чувствительность —35 дБм, динамический диапазон 20 дБ [181].
Параметры оптоэлектронных интегральных схем с использованием лазерного излучателя следующие: 1) излучающий модуль (выполнен по схеме, содержащей лазер на основе погруженной двойной гетероструктуры InGaAsP/InP, имеющей длину волны генерации 1300 нм, три биполярных транзистора и фотодиод в цепи обратной связи): питание 5 В; коэффициент усиления транзисторов 150, пороговый ток лазера 33 мА при 20° С, мощность излучения на выходе пристыкованного к лазеру отрезка ВС до 1 мВт при токе накачки 60 мА, скорость передачи информации 280 Мбит/с; размеры оптоэлектронной интегральной схемы 350Х Х910 мкм; 2) приемный модуль (содержит четыре ПТ с управляющим переходом и р—і—п-фотодиод): питание 5 В, коэффициент преобразования оптического сигнала 0,7 А/Вт, полоса частот до 240 МГц, чувствительность —30 дБм. Оба модуля изготовлены на подложках InP [182].
Интенсивное развитие технологии и массовый выпуск оконечных модулей на основе оптоэлектронных интегральных схем позволят не только улучшить эксплуатационные параметры подобных устройств, но и существенно снизить их стоимость, что сделает их безусловно конкурентоспособными с традиционными гибридными схемами аналогичного назначения.
ГЛАВА 7
ИНТЕГРАЛЬНО-ОПТИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА И ОПТИЧЕСКИЕ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ СХЕМЫ ДЛЯ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ И ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ
7.1. ВИДЫ И ОСНОВНЫЕ КЛАССЫ ОПТИЧЕСКИХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ
Рассмотрение общих принципов оптической волноводной обработки информации и методов построения ОИС для информационной техники тесно связано с классификацией ОИС и выбором для них базовых волноводных элементов и материалов. Оптические интегральные схемы можно классифицировать по различным признакам: по принципам построения, назначению, типу применяемых материалов и т. д. С практической точки зрения наиболее существенное различие ОИС связано с возможностью и (или) необходимостью их стыковки с волоконными световода-166 ми. В зависимости от типа соединений можно выделить три основных вида ОИС: 1) требующие стыковки с волоконными световодами на входе и выходе; 2) требующие стыковки с волоконными световодами только на выходе; 3) не требующие стыковки с волоконными световодами. Оптические интегральные схемы второго и третьего видов на входе стыкуются либо с излучателем (обычно—полупроводниковым лазерным диодом), либо с другой ОИС, а ОИС третьего вида на выходе стыкуются либо с фотоприемниками, либо с другой ОИС.
С точки зрения функционального назначения можно выделить три основных класса ОИС для обработки информации: 1) аналоговые ОИС для обработки сигналов; 2) цифровые и логические ОИС для вычислительной техники; 3) коммутирующие ОИС. Примерами ОИС первого класса могут служить интегрально-оптические спектроанализаторы высокочастотных сигналов, корреляторы, конвольверы аналоговых и цифровых сигналов, аналого-циф-ровые преобразователи (АЦП) и цифро-аналоговые ,преобразователи (ЦАП). К ОИС второго класса следует отнести арифметические и логические ОИС, мультистабильные ОИС и некоторые другие. Перечисленные ОИС по типу входных и выходных соединений относятся, как правило, к третьему виду. Наиболее разработанными в настоящее время являются коммутирующие ОИС, такие, как многоканальные переключатели и матричные коммутаторы, которые в силу своей универсальности могут быть выполнены, как ОИС всех трех видов. Оправданность предложенной классификации ОИС для обработки информации будет ясна из дальнейшего рассмотрения примеров конкретной реализации различных ОИС.
7.2. ПРИНЦИПЫ И МЕТОДЫ ОПТИЧЕСКОЙ ВОЛНОВОДНОЙ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ
Сравнение устройств обработки сигналов на основе различных физических принципов работы (на ПАВ, на ,приборах с зарядовой связью, на объемных акустических волнах и на основе волноводных методов оптической обработки информации) показывает, что только в последнем случае обеспечиваются наибольшая ширина полосы спектра обрабатываемых сигналов (А ^lO ГГц, что примерно на порядок превышает значения, полученные другими методами), а также максимальное значение произведения ширины полосы Af на длительность сигнала т (примерно IO6). Основное преимущество оптических методов обработки информации заключается в том, что операции обработки сигналов (умножение, суммирование, интегрирование и т. п.) выполняются > за время, пренебрежимо малое гю сравнению с временем поступления данных, т. е. в реальном масштабе времени.
