Wyklad 3.1 - skaczmarek.zut.edu.pl

WYK£AD 11 SMK
WYSPECJALIZOWANE URZ¥DZENIA I UK£ADY
OPTOELEKTRONICZNE
Do:
- odchylania wi¹zki (deflektory),
- modulowania jej natê¿enia (modulatory)
- skrêcenia k¹ta polaryzacji (izolatory)
Dwój³omnoœæ – zale¿noœæ wspó³czynnika za³amania œwiat³a od
kierunku jego padania na oœrodek
Dzia³anie kryszta³u elektrooptycznego
Modulatory elektrooptyczne: dwuwodorowy fosforan potasowy
(KDP) lub dwudeutrowy fosforan potasowy (KD*P)
1
Dzia³anie kryszta³u z KDP
Modulator elektrooptyczny (komórka Pockelsa)
I = I o sin 2 (
πU
2U π
)
Zastosowanie wstêpnej polaryzacji napiê ciowej w celu uzyskania
2
liniowej zale¿noœci natê ¿enia wi¹zki œwiat³a na wyjœciu od napiêcia.
Prosty falowodowy modulator fazowy
∆n = 0.5 ⋅ n13 ⋅ r ⋅ E
π
V ⋅L
∆Φ = n 13 r
λ
d
Modulator interferometryczny typu Y (Mach-Zehnder)
T = cos 2
3
∆β
2
L
Elektrooptyczny uk³ad odchylaj¹cy (deflektor)
Θ=
Ln 3 r6 3 E z
D
Modulatory elektrooptyczne wymagaj¹ du¿ych napiêæ i stosowania
polaryzatorów
Pó³przewodnikowy modulator elektroabsorpcyjny
m λ = a sin θm
sin θi = sin θr =
mλ
2Λ
= sin Θ B
Sieciowanie wspó³czynnika za³amania w materiale
4
Modulator akustooptyczny
t min =
w
va
2
Sprawnoœæ = I u g i ê t e / I p a d = sin ( MI a k u t 1 / 2 )
Analogowy modulator akustooptyczny
Akustooptyczny deflektor:
Zbudowany identycznie jak modulator. Skanowanie wi¹zki – zmiana
czê stoœci fali akustycznej, daj¹c¹ zmianê kata, równ¹:
∆θ =
λ
nv a
∆f a
Modulator wykorzystuj¹cy efekt czê stotliwoœci granicznej (odciêcia)
w œwiat³owodzie – odcinek falowodu jednomodowego, w którym
wspó³czynnik refrakcji jest zmniejszany elektrooptycznie dla
zwiê kszenia czêstotliwoœci granicznej modu podstawowego.
Modulatory te wymagaj¹ du¿ego, kilkunastowoltowego napiêcia
prze³¹czaj¹cego.
5
Urz¹dzenia magnetooptyczne dzia³aj¹ce na zasadzie zjawiska
Faraday’a – p³aszczyzna polaryzacji wi¹zki œwiat³a spolaryzowanego
liniowo ulega skrêceniu, gdy wi¹zka przechodzi przez oœrodek
umieszczony w polu magnetycznym.
F = qvB
r =
Elektron w polu magnetycznym
mv
qB
Œwiat³o spolaryzowane liniowo jako wypadkowa dwóch polaryzacji
ko³owych
Rotator Faradaya – izolator optyczny
Θ=VBL
6
Prze³¹czniki
P³aska struktura prowadz¹ca – element optyki zintegrowanej
1. Prze³¹cznik ON/OFF
U =
λD
r6 3 n 3 L
Zaleta: ma³a odleg³oœæ miê dzy elektrodami (ma³e V)
2. Prze³¹cznik jednobiegunowy
Procesy interferencyjne w falowodzie powoduj¹, ¿e œwiat³o jak
samochód na skrzy¿owaniu „ustawia siê na pasach” przed
rozga³êzieniem w kszta³cie Y i wybiera odpowiedni kana³.
3. Prze³¹cznik nadkrytyczny
7
Sprzê¿enie nadkrytyczne
Filtr d³ugoœci fali – wprowadzane na sta³e siatki o zmiennym
wspó³czynniku za³amania œwiat³a
Sprzê gacze:
8
Sprzê ganie Ÿród³a œwiat³a ze œwiat³owodem za pomoc¹ soczewki
SELFOC
n 2 ( r ) = n 2 ( 0 )[1 − ( gr ) 2 ]
r ( z ) = ro cos( gz )
L = 2π / g
Φ=
1, 22 λ
NA
; N A = n (0 ) gR ; ∆Θ =
D
f
Sprzê gacz gwiazdowy
Sprzê gacz powsta³y
œwiat³owodów
przez
stopienie
i
wyciagniê cie
Sprzê gacze selektywne
Literatura:
J. Siuzdak, „Wstêp do wspó³czesnej telekomunikacji
œwiat³owodowej”, WK£, Warszawa 1999
K. Booth, S. Hill, „Optoelektronika”, WK£, Warszawa 2001
9
wielu