Спектрлік тығыздайтын оптикалық демультиплексор конструкциясын есептеу

Пән: Автоматтандыру, Техника
Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 43 бет
Таңдаулыға:

Қaзaқcтaн Pecпyбликacының Бiлiм жәнe ғылым миниcтpлiгi

Әл-Фapaби aтындaғы Қaзaқ ұлттық унивepcитeтi

Әбітбек М. Ғ.

СПЕКТРЛІК ТЫҒЫЗДАЙТЫН ОПТИКАЛЫҚ ДЕМУЛЬТИПЛЕКСОР КОНСТРУКЦИЯСЫН ЕСЕПТЕУ.

ДИПЛOMДЫҚ ЖҰMЫC

5В071900-«Paдиoтexникa, элeктpoникa жәнe тeлeкoммyникaциялap»

мaмaндығы

Aлмaты 2015

Қaзaқcтaн Pecпyбликacының Бiлiм жәнe ғылым миниcтpлiгi

Әл-Фapaби aтындaғы Қaзaқ ұлттық yнивepcитeтi

Физикa-тexникaлық фaкyльтeтi

Қатты дене физикасы және бейсызық физика кафедрасы

«Қopғayғa жiбepiлдi»

Кaфeдpa мeңгepyшici Пpиxoдькo O. Ю.

ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС

СПЕКТРЛІК ТЫҒЫЗДАЙТЫН ОПТИКАЛЫҚ ДЕМУЛЬТИПЛЕКСОР КОНСТРУКЦИЯСЫН ЕСЕПТЕУ.

5В071900-«Paдиoтexникa, элeктpoникa жәнe тeлeкoммyникaциялap»

мамандығы бойынша

Орындаған Әбітбек. М. Ғ.

Ғылыми жетекші

ф. -м. ғ. к., аға оқытушы Сванбаев Е. А.

Норма бақылаушы Толегенова А. А.

Алматы, 2015

РЕФЕРАТ

Дипломдық жұмыс 45 беттен, кіріспеден, 3 тараудан, 22 суреттен, 9 кестеден, қорытынды бөлімнен, 44 әдебиет көздерінен тұрады.

Негізгі сөз тіркестер мен терминдердің тізімі: демультиплексор, ақпарат өлшеу жүйелері, спектралды тығыздау, дифракциялық тор.

Дипломдық жұмыстың мақсаты спектралды тығыздайтын оптикалық демультиплексордың конструкциясын зерттеп, оның түрлері мен жұмыс істеу принципін анықтау, осыған байланысты алынған демультиплексордың конструкциясының негізгі параметрлерін есептеу болып табылады.

РЕФЕРАТ

Дипломная работа состоит из 45 страниц, введения, 3 глав, 22 рисунков, 9 таблиц, заключения и 44 использованных литератур.

Основные термины и словосочетания: демультиплексор, информационно-измерительные системы, спектральное уплотнение, дифракционная решетка .

Целью дипломной работы является исследование конструкций оптического демультиплексора со спектральным уплотнением, определить его виды и принцип работы, а также связанные с этим расчет основных параметров конструкции выбранного оптического демультиплексора.

ABSTRACT

This is work’s diploma consists of 45 pages, introductions, 3 heads, 24 figures, 9 tables and 44 references.

Basic terms and word-combinations: demultiplexer, informatively-measuring systems, wave length division multiplexing, diffraction grate.

The aim of diploma work is research of constructions of optical demultiplexer with a wave length division multiplexing, to define his kinds and principle of work,

and also related to it calculation of basic parameters of construction of the chosen optical demultiplexer.

МАЗМҰНЫ

КІРІСПЕ 4

1. АҚПАРАТ ӨЛШЕУ ЖҮЙЕСІНДЕГІ ОПТИКАЛЫҚ ДЕМУЛЬТИП- ЛЕКСОРДЫ ЖАСАУ ТЕХНОЛОГИЯСЫ ШОЛУ 5

1. 1 Спектралды тығыздайтын ақпаратты-өлшеуіш жүйесінің жасалуына қойылатын талаптар 5

1. 2 Интегралды-оптикалық демультиплексордың түрі және олардың жалпы сипаттамасы 9

1. 3 Демультиплексорлардың толқын өткізгішті құрылымын қалыптастыру технологиясы 11

1. 3. 1 Оптикалық сигналдарды (каналдар) жүйелі бөлу негізіндегі демультиплексорлар 11

1. 4 Қорытпалы талшықты-оптикалық демультиплесорлар 14

1. 5 Спектралды тығыздықты ақпараттық-өлшеуіш өнеркәсіптік үлгілердің сипаттамалары 16

2. ОПТИКАЛЫҚ ДЕМУЛЬТИПЛЕКСОРЛАРҒА СПЕКТРАЛДЫ МЕЖЕЛІ СИПАТТАМА 18

2. 1 Қиылыс кедергілерін (критерий бойынша 30 дБ) есепке ала отырып демултиплексорлардың шектік спектралды сипаттамаларын есептеу 18

2. 1. 1 Жүйе параматрінен фотодетекторға келіп түсетін қуаттың тәуелділігін есептеу 18

2. 2 Сигнал/шуыл қатынасы 23

2. 3 Демультиплексорларды сыртқы факторларға сынау(зерттеу) 26

2. 4 Демультиплексорлардың температуралық әсерлерге төзімділігі 29

2. 5 Демультиплексордың қиылыс кедергілері мен келетін шығындары 32

2. 6 Демультиплексорладың оптикалық сипаттамаларын өлшеу 33

3. СПЕКТРАЛДЫ ТЫҒЫЗДАЙТЫН ОПТИКАЛЫҚ ДЕМУЛЬТИРЛЕК- СОР КОНСТРУКЦИЯСЫН ЕСЕПТЕУ 35

3. 1 Ақпараттық-өлшеуіш жүйелер үшін оптикалық демультиплексорлар конструкциясы 35

3. 2 Призмалық және бірмодалы спектралды тығыздықты оптикалық демультиплексордың конструкциясын есептеу 37

ҚОРЫТЫНДЫ 42

ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ 43

КІРІСПЕ

Ақпарат - өлшеуші жүйесінің дамуының бірден бір түрі ақапарат қабылдайтын оптиклық талшықтарды пайдаланумен байланысты. Электр кабелінің негізінде жасалған жүйелерден гөрі оптикалық талшықты техниканың көп ерекшеліктері бар. Олар: шуылдан қорғалғандығы, жоғары ақпарат жіберу қаблеттілігі және кеңжолақтығы.

Кейінгі кезде талшықты-оптикалық техниканың базасында ақпаратты өлшеуші жүйелердің дамуы кеңейіп жатыр. Адамдардың хабар алмасу қажеттілігінің сұранысы көбею де. Оптикалық талшықтарда арқылы хабар алмасудың жылдамдығы мен географиялық кеністігі ұлғайып жатыр[1] . Ақпарат таратудың нағыз керекті көлемінің ордасы отикалық талшықтар болды .

Талшықты - оптикалық ақпарат жіберу жүйесінің жасау кезінде оптикалық сәулелер бірігуі немесе бөліну міндеттері туындайды. Бұрын үлкен жолақты өткізу талшықтарын байланыс каналына бөлу үшін уақытша мульиплексированиені пайдаланатын [2] . Бірақ құрылғылардың модулация және мультиплексирлеу кезінде қиындықта көбейіп, бұл технологияны пайдаланудың мүмкіндігін шектеді. Бұдан шығу жолының бірі толқын ұзындығына қарай мульиплексирлеу немесе спектралдық мультиплексирлеу жасау болып табылады.

Сенімді мультиплексорлар мен демультиплексорлар жасау бірден бір қиындық туғызып отыр. Себебі олар сыттан әсер ететін факторларға төзімді, жылжымалы объектердін ақпарат өлшеуіш аппаратынық құрамында жұмыс істеу міндетінде: яғни жер асты транспорттық құралдады, аэроғарыштық аппараттар, теңізасты немесе теңізбеті кайықтарда. Бұндай құралдар негізделген стандартқа сәйкес, механикалық соққылардың көпреттік әсер ету үдеуі 150g, жиілік диапазоннында вибация 1 ден 5000Гц бірге вибация үдеуі 40g, жұмысшы температурасы -60 ⁰ С тан +85 ⁰ С болуы тиіс.

Спектралды мультиплексрлеу технологиясы пайдалану кезінде, бірмезетте әртүрлі толқын ұзындығындағы мәліметті бір ғана оптикалық талшық арқылы жіберуге мүмкіндік береді. Және де пайдаланылып тұрған желіден қосымша оптикалық қабатты кабельді алып тастауға мүмкіндік береді. Қазіргі кезде спектралды мультиплексрлеу технолоиясы көпнесе үлкен қашықтықтағы байланыс желілерінде пайдаланылады. Осы технологияның кең тараған аумақтарына қалалық желілер, облыстық маштабтағы желілер және кабельдік телевидение жүйелері кіреді.

Теориялық түрде ақпаратты кез келген толқы ұзындығының диапазонында жіберуге болады, алайда көп жағдайда спектрлі мультиплексрлеу төменгі диапазонда, яғни толқын ұзындығы 1550-1310 нм аралығында қалады. Бірақ осы дапазондардың өзі де жіберілген ақпараттың көлемінің ұлғаюына мүмкіндік бере алады.

АҚПАРАТ ӨЛШЕУ ЖҮЙЕСІНДЕГІ ОПТИКАЛЫҚ ДЕМУЛЬТИПЛЕКСОРДЫ ЖАСАУ ТЕХНОЛОГИЯСЫ ШОЛУ

1. 1 Спектралды тығыздайтын ақпаратты-өлшеуіш жүйесінің жасалуына қойылатын талаптар

Ақпарат -өлшеуіш жүйелері (АӨЖ) функционалды біріккен көмекші және санауыш құралдарды және де байланыс каналдарды құрайды. Физикалық орта ретінде пайдаланылған жарық жүретін талшықтар лазер сәулелерімен біріге отырып, біраз жаңа мүмкіндіктермен қамтылған [4] . Оның негізгісі:өткіз ордасының кең жолақтығы және шуылдан қорғалғандығы [5-6] . Талшықты-өлшеуіш жүйе тек қана жіберу функциясын емес, онымен қоса ақпарат өлшеуін қабылдайтын болғандықтан, оның құрамына талшықты-оптикалық датчиктердің болуы тиіс [7-9] .

Оптикалық талшықтың өткізу жолағының негізі болып толқын ұзындығына байланысты спектралды тығыздайтын технология болып табылады. Бұл технологияны пайдлану әр түрлі ұзындықта бір талшық арқылы

түрлі ақпарат жіберуге мүмкіндік туырады ( аналокті, жоғары жиілікті, аса жоғары жиілікті және сандық) [10] . Оптикалық күшейткіштер пайда болғанға дейін, ақпаратты жіберу қысқа қашықтықта ғана мүмкін еді (бір неше ондаған киломертге дейін) . Спектралды тығыздайтын технологиясының дамуымен қатар, ақпараттар жіберу қашықтығы міндеті қаралды. Белсенді оптикалық талшықтардың негізінде жасалған кванттық оптикалық күшейткіштер пайда болғаннан кейін электронды-оптикалық күшейткіштер дамуы тоқтатылды [11] .

Брэгганың торлы күшейткішінің пайда болуы, спектралды тығыздайтын құралдардын жұмысының кеңжолақтылығы мен сигналдың толқын ұзындығын барлық диапазонға күшейтті [12] . Бұндай күшейткіштер ретрансляторлар ретіде орнатылады, және де модулдің жіберуші шығысында немесе модульдің қабылдағыш кірісіде.

Спектралды тығыздайтын көпканалды талшықты-оптикалық АӨЖ -нің схемасы сурет1. 1 берілген .

Сурет 1. 1. Байланыс каналының спектралды тығыздайтын АӨЖ

талшықты- оптикалық блок-схемасы

Бұл жүйе келесі құраушы элементтерден тұрады: Л-лазерлер, И- ақпарат легінің көзі, М-модуляторлар, МОУ-оптикалық күшейткіш, ОУ-кванттық оптикалық күшейткіш, Д-фото детекторлар. Көпканалды талшықты-оптикалық АӨЖ-нің ең керекті құралы мультиплексор-демультиплексор болып табылады.

Ақпарат көзінен әрбір сигнал және лазерге сәйкестендірілген сигнал λ ₁ , λ ₂ , . . . , λ _n толқын ұзындығымен модулаторға келіп түседі. Одан кейін сигнал модулатор арқылы мультиплексорға өтеді, ол жерде сигналдар спекралды тығыздалады. Мультиплексордың шығысында біз тығыздалған сигналға ие боламыз, олар керекті қашықтыққа жіберуге дайын. Бәрімізге белгілі, оптикалық талшықтар өзіне тән өшу коэффиценті болады [13] , соған байланысты кейбір қашықтықта күшейткіштер орнатылу керек . Бірақ күшейткіштер сигналдын формасын қалпына келтіре алмайды. Сол себепті 1000 км қашықтыққа жіберілетін сигналдарда міндетті түрде регенератор орнатылуы керек, өйткені олар сигналдарды қалпына келтіріп отырады . Байланыс жолының сонында демультиплексорлар болады. Олар келіп жеткен ақпарат сигналын керекті фотоқабылдағыштарға немесе каналдық толқынөткізгіштерге бөліп отырады.

Демультиплексорлар спектралды тығыдауда негізінеде мультиплексорлардында жұмысын атқара алады. Сол себепті демультиплексор схемасын ортақ ретінде қарастырамыз. Демултьлексордың негізі элементі болып дисперсиялы элемет, ол жиілікке ( толқын ұзындығы) дифакция бұрышының байланысын қамтамасыз етеді. Басқа элементтер көмекші жұмыс атқарады және олардын параметрлері бойынша дұрыс тандасақ құрылғынын сипаттамасы жалпы түрде нашарламайды.

Демультиплексордың жұмысының негізгі, толқын ұзындығының спектралды селекция принцпі болып табылады . Спектралды селекцияны екі түрлі жасалуы бар: олар дифракция негізінде және интерференция негізінде.

Дифракция негізіндегі демультилексорлар бұрыштық дисперсиялы элементтер қолданылады, яғни дефракиялы тор тәріздес, олар кеңістікте толқын ұзындығын фото детектордың жолақты элементі арқылы немесе талшықты оптикалық торлық жиын арқалы бөледі [14] . Ойық(майысқан қайырытған, иілген) шағылдырғыш пайдаланған кезде, шығыста фокустайтын объект қажет етілмейді. Интерференция негізіндегі демультиплексорларда тармақтаушы (разветвитель) және оптикалық фильтр құралдарының мүмкіндіктерін пайдаланылады.

Сурет 1. 1-де көрсетілгендей мультиплексор бірнеше тасушы толқын ұзындықтарын бір ақпаратты лекке біріктіретін құрал ретінде пайдалануға мүмкіндік береді. Ал демультиплексор кері операция орындайды. Ол осы лектен толқын ұзындындықтарын бөліп алып, сәйкесінше каналдарға бағыттайды. Диэлектрлік ортада оптикалық толқындар өзара ауыспалы бола алатын қасиеттеріне байланысты, бұл құрылғыларды қосылуына қарай мультиплексор және демультиплексор орнына қолдануға болады. АӨЖ -де нақты тағайындауға байланысты, ақпарат жіберуге оптикалық сәулелену ақпарал каналының жақын толқын ұзындығының диапазонында орындалады: яғни 0, 85 мкм; 1, 3 мкм; 1, 55 мкм, жәнеде айқын диапазон: 0, 5-0, 7 мкм [15] .

Теория жүзінде 0, 5-1, 8 мкм ұзындықты құрайтын диапазонда ақпарат жіберіле береді, бірақ тәжірбеге келсек спектралды мультиплексрлеудің диапазоны қысқа немесе тар болады, толқындардың ұзындығы 1300 және 1550 нм құайды. Бірақ бұл диапазондарда ақпаратты жіберуге көптеген мүмкіндіктер береді(200 дейгі канал) . Қазіргі таңда спектралды мультиплексрлеу технологиясы көп жіберу жолағын қажет ететін, үлкен ұзындықтағы байланыс желілерінде қолданылады.

Спкетралды тығыздау технологиясын қалалық, локальды және ішкі объектілік желілерде пайдаланған тиімді.

АӨЖ-де қолданылатын оптикалық талшықтар екі түрге классификацияланады: бірмолдалық және көпмодалық, сонымен қатар өтімділігімен сатыланған және сыну көрсеткіші градиетік профильді талшықтарға бөледі.

Бірмодалық оптикалық талшықтардың D _c өзекше диаметрі жіберілген оптикалық сәуленің ұзындығындай ( D _c = 6-10 мкм), яғни ол бір ғана моданың таралуын қамтиды. Бірмодалық талшықтардың дисперсиясының аз көлемі және соған байланысты жоғары кеңжолдылығына(~1000ГГц $\bullet$ км) қарай олады алысқа ақпарат жіберетін талшықты оптикалық жүйелер құрастыруға қолданады [16] .

Көпмодалық оптикалық талшықтардың өзекшесінің диаметрі 50 ден 200 дейін мкм құайды. Осыған орай оптикалық талшықтарда үлкен мөлшерде М мода таралады ( бірнеше жүздеген немесе мыңдаған), олар мына қатынас арқылы анықталады [17, 18] :

; (1. 1)

; (1. 2)

Мұндағы V -толқын арнасының параметрі, D _с - талшықтың өзегінің диаметрі, λ -толқын ұзындығы, n _c - талшықтың өзегінің сыну көрсеткіші, n ₀ -талшық қабықшасының сыну көрсеткіші.

Көпмодалы талшықтар бірмодалыға талшықтарға қарағанда жоғарғы дисперсиялық және өткізу жолақтары төмен (200-800 МГц $\bullet$ км) болып келеді. Осыған байланысты көпмодалық талшықтарды негізінен талшықты-оптикалық АӨЖ-де қызқа( бірнеше километр) ақпарат жіберетін жолақтарды құастыру үшін қолдану тиімді.

Бірмодалыға қарағанда көпмодалы оптикалық талшық мынадай қасиеттерге ие [17] :

− сәулелендірулерге талап азаяды - сәуле кірістіру үшін арзан, сонымен қатар күшті шалаөткізгішті лазерлерді және жарық шығарушы диодтарды қолданады;

− оптикалыққабылдағыш модуліде фотосезгіштік аумақтың диаметрі үлкен фотодиодтар қолдануға мүмкіндік бар, олардың сезгіштігі жоғары және аз қаражатты керек етеді;

− көпмодалы талшықтарды ұлғайтқанда керек шет жақтардың сәйкес келу дәлдігі бірмодалы талшықтарды ұлғайтқандағыдан бірқатар төмен;

− ажырайтын жалғағыштарға да қойылатын талаптар ұлғайтқан кездегі себептердегідей, бірмодалы талшықтарға арналған оптикалық ажырайтын жалғағыштарға қарағанда біршама азырақ.

Жоғарыда аталған көпмодалы оптикалық талшықтардың артықшылықтры есебінен оларды жылжымалы объектілердің аппаратураларына тән қатаң пайдалану шарттарымен жұмыс істейтін АӨЖ-де қолдану айрықша маңызды. Дегенмен, бірмодалы талшықтардың да артықшылықтарын ұмытпау керек және АӨЖ-ін құрарда талшықтың типін таңдау кезінде ойлану керек.

Сөйтіп, талшықты- оптикалық АӨЖ-дің түрлері көпмодалық оптикалық талшықтардың негізінде жасалады. Көпмодалық оптикалық талшықтардың сипаттамасы кесте 1. 1 - де берілген [16, 19] .

Кесте 1. 1

Көпмодалық оптикалық талшықтардың сипаттамасы

Оптикалық талшықтың түрі

Оптикалық талшықтың сипаттамалық атауы

Оптикалық талшықтың сипаттамалық маңыздылығы

Оптикалық талшықтың түрі: Кварцты көпмдалық градиенттік профильді

Оптикалық талшықтың сипаттамалық атауы:

1) Өзекшенің диаметрі, мкм

Қабықша диаметі, мкм

Сандық апертура

Өшу коэффициенті(λ=1, 3 мкм үшін), дБ/км,

Жұмыс кезіндегі толқын ұзындығы, мкм

Оптикалық талшықтың сипаттамалық маңыздылығы:

50 $\pm$ 3

125±3

0, 2±0, 02

3, 0

0, 85-1, 3

Оптикалық талшықтың түрі:

Оптикалық талшықтың сипаттамалық атауы:

2) Өзекшенің диаметрі, мкм

Қабықша диаметі, мкм

Сандық апертура

Өшу коэффициенті(λ=1, 3 мкм үшін), дБ/км,

Жұмыс кезіндегі толқын ұзындығы, мкм

Оптикалық талшықтың сипаттамалық маңыздылығы:

100±3

140±4

0, 2±0, 01

4, 0

0, 85-1, 3

Оптикалық талшықтың түрі: Сатылы сыну көршеткіші бар кварцтық көпмодалы

Оптикалық талшықтың сипаттамалық атауы:

3) Өзекшенің диаметрі, мкм

Қабықша диаметі, мкм

Сандық апертура

Өшу коэффициенті(λ=1, 3 мкм үшін), дБ/км,

Жұмыс кезіндегі толқын ұзындығы, мкм

Оптикалық талшықтың сипаттамалық маңыздылығы:

100±3; 200±6

125±3; 250±6

0, 25±0, 02

3, 0

0, 6-1, 55

Сонымен, қолданыстағы түрлі талшықты-оптикалық АӨЖ-нің басым көпшілігі көпмодалы оптикалық талшықтар негізінде құрылады. Талшықты-оптикалық АӨЖ-де оптикалық талшық арқылы жіберілетін оптикалық сәулелену ағындарын бөлу және біріктіру үшін арнайы интегралды-оптикалық кұрылғыларды - өзара қайтымды мультиплексор-демультиплексорларды құру қажет. Жүйенің тағайындалуына байланысты оптикалық полюстер (каналдар) санымен, оптикалық талшық типімен ерекшеленетін демультиплексорлардың әр түрлері керек. Талшықты-оптикалық АӨЖ-де 1×N (N - кіріс/шығыс оптикалық полюстер саны) жіберу матрицасы бар демультиплексор қолданылады.

1. 2 Интегралды-оптикалық демультиплексордың түрі және олардың жалпы сипаттамасы

Интегралды - оптикалық демультиплексо қабілеттілігі төмен оптикалық көпканалды кұрал болып келеді, оның 1 кірісі және N шығыс оптикалық полюстері бар. Толқын ұзындығына байланысты бұл құралдар оптикалық сәулелерді шығыс плюстерінен сәйкесінше бөліп шығарады [20] .

Сурет 1. 2. Пассивті оптикалық көпканалды ретіндегі интегралды-оптикалық демультиплексордың көрінісі.

Демультиплексорлардың оптикалық қасиеттері жіберу матрицасымен толықтай сипатталатын көпполюстік разветвительдер сияқты. Олардың элементтеріне K _1j немесе k _1j оптикалық плюстері арасындағы жіберу коэффициенттері жатады. Ол мына формуламен анықталады [21] :

(1. 3)

Мұндағы, P ₁ -шығыс полюсындағы оптикалық сәуле қуаты; P _1j - түіндегі шығыс полюсындағы оптикалық сәуле қуаты

1xN типті демультиплексор үшін матрицалық элементтің мағынасы негізінде оптикалық енгізілетін шығыны А[дБ] мына төмендегі формуламен анықталады:

(1. 4)

Ол жерде N -демультиплексордың шығыс полюстерінің саны .

Демультиплексорды жобалағанда негізгі міндет болып жіңішке жолақты толқын ұзындықтарына аз шығынмен қол жеткізу, ол жақын орналасқан каналдарды жекешелейді. Демультиплексордың тағы бір сипаттамасы ауыспалы сөну I болып табылады. Қазіргі кезде байланыс желілерінде ол -30дБ-ден жоғары болмауы тиіс. Бұл дегеніміз спектралды диапазонының шегі (яғни каналдардың жақын орналасуы), толқын ұзындығы анықталған каналдың орталық күші пиктік толқын ұзындығына байланысты кез-келген сигнал 30дБ-ге әлсірейді. Оның коэффициенті келесі формуламен анықталады:

(1. 5)

Қолданылатын оптикалық талшықта демультиплексорға байланысты олар көпмодалы немесе бірмодалы болып келеді. Өзекшесінің диаметрі 50 мкм және сыртқы қабығының диаметрі 125мкм-ді көпмодалы оптикалық талшықты аздаған каналды демультиплексор қолданылады. Мұндай талшықты пайдалану қамтамасыз ету деңгейі, қосу каналының айқасқан шуылы 30 дБ-ден төмен болмауымен байланысты. Ресейлік және басқа да шет елдік өндірушілер 1, 3/1, 55 мкм толқын ұзындығымен жұмыс істейтін екі каналды демультиплексорларда көпмодалы оптикалық талшықтарды пайдаланады [22] . Бірмодалы демультиплесорлар өзекшесінің диаметрі 5 пен 10 мкм аралығына және сандық апертура NA = 0, 12 болатын бірмодалы талышқтар көмегімен құрастырыларды. Мұндағы, яғни бізге беріліп отырған демультиплексорлар жүктелген толқын ұзындығының тар диапазонына (мысалға 1310 ±15 нм, 1550±15 нм) шығарылып жеткізіліп отырады.

Қозғалмалы обектілердің қилы түрлерінің талшықты-оптикалық АӨЖ құрамындағы жұмысқа арналған интегралды-оптикалық демультиплексорлар үшін олардың басты және жалпы талабы сыртқы әсер факторына (СӘФ) беріктілік болып табылады. Мұндағы өнім тобының орындалу тәуелділігіне байланысты қазіргі стандарттар механикалық және температуралық әсерлерге келесі беріктілік талаптарын орнатады [23, 24] :

−150 g дейінгі шектік соққылы үдеу әсерімен көп қайталанатын механикалық соққы;

−1-5000 Гц жиілік диапазонында 40 g дейінгі амплитуда үдеуімен механикалық діріл;

− 60 ⁰ С пен +85 ⁰ С диапазонындағы жұмыс температурасы;

СӘФ-қа беріктілік бойынша көрсетілген талаптармен демультиплексорларды құру АӨЖ жүйелеріндегі талшықты-оптикалық компоненттерінің заманауи технологиясының негізгі мәселесі болып табылады.

1. 3 Демультиплексорлардың толқын өткізгішті құрылымын қалыптастыру технологиясы

Демультиплексорлардың оптикалық және эксплуатациялық сипаттамалары толқынөткізгішті (жарықөткізгішті) құрылымның қалыптасу әдісі мен конструкциясына тәуелді.

Интегралды-оптикалық демультиплексорларды құру облысындағы техникалық анализ шешімдері толқынөткізгішті құрылымның қалыптасу тәсілімен ерешеленетін негізгі үш типті жіктеп алуға мүмкіндік береді:

− оптикалық сигналдарды жүйелі бөлу негізіндегі демультиплексорлар;

− иілген дифракциялық тор негізіндегі демультиплексорлар;

− фазалық дифракциялық тор негізіндегі интегралды-оптикалық демультиплексорлар;

1. 3. 1 Оптикалық сигналдарды (каналдар) жүйелі бөлу негізіндегі демультиплексорлар

Бұл типтeгi дeмyльтиплeкcopлap бip тoлқын ұзындығын өткiзiп, қaлғaндapын шaғылдыpyғa бaғыттaлғaн жapтылaй мөлдip қaбықшaлapды (жaбынды) пaйдaланy apқылы жүзeгe acыpылaды.

Мысaл peтiнде Фaбpи-Пepo жәнe Мaxa-Цaндep интepфepoмeтpлepiн, coндaй-aқ oптикaлық cүзгiлep мeн жұқa қaбыpшaқты тoлқын ұзындықтapы нeгiзiндeгi жүйeлepдi дe қapacтыpyғa бoлaды. Фaбpи-Пepo интepфepoмeтpi eкi жұқa плacтинаның бeтінен көп pеттік шaғылғaн жapықтық cәyлеге нeгiздeлген интepференциялық құpылғы бoлып кeлeді. Oның жұмыс iстеу пpинципы сурeт 1. 3 көрсeтiлгeн. Әp тoлқын ұзындығынa apнaлғaн интepфepeнциялық мaксимум бap.

Сурет 1. 3. Фабри-Перо интерферометрінің жұмыс істеу принципі

Интeрфeрометр eкi жaқын opналaсқан күмicтелген бeттiк көп peтті шaғылyды қoлдaнады. Жарықтың бір бөлігі өтеді, ал бір бөлігі бір-бірімен интерференциялана алатын орналастырылған немесе ауыстырылған көп сәулелердің нәтижесінде құрай отырып жарық екінші бетіне жеткенде шағылады. Интерференцияланатын сәулелердің көп саны ерекше жоғары параметрлермен интерферометрді құрайды. Фабри-Перо интерферометрі негізінде керемет оптикалық сүзгіні құрауға болады. Фабри-Перо сүзгілерінің артықшылықтары түйінге келген қосымша шығынсыз жүйеге интеграциялануы мүмкін . Сүзгіні жөндеу екі айнаның арасындағы саңылау ұзындығын өзгерту арқылы жүзеге асырылады [25] .

Мах-Цендер интерферометрін бір тармақтаушының екі шығыс портын екінші тармақтауышның кіріс порттарына қосу жолы арқылы орындауға болады.

Бірінші тармақтаушы әр ағын түрлі фазаға ие болатын (тармақтаушы толқын ұзындығы екінші тармақтаушыда бір бөлшектенген сигналдың өзгесімен интерференция құбылысы болғанынша өзгеріске ие болады) оптикалық сигналды екі еңдей ағынға бөліп тастайды. Мұндай Маха-Центер интерферометрлерінің каскадтар тізбектері бағытталған кідіріспен белгілі түрде тармақтар ұзындығының аз ғана жөндеуімен құрылуы ықтимал оптикалық сүзгі ретінде қызмет атқарады. Маха-Цандер интерферометрінің құрылымының схемалық бейнесі сурет 1. 4-те көрсетілген.