Для поиска темы - пользуйтесь СИСТЕМОЙ ПОИСКА


Стоимость дипломной работы


Home Материалы для работы Оптоелектроніка

Оптоелектроніка
загрузка...
Рейтинг пользователей: / 0
ХудшийЛучший 

Оптоелектроніка

Мікроелектроніка має такі функціональні розділи: оптоелектроніка, акустоелектроніка; хемоелектроніка, магнетоелектроніка, біоелектроніка [24], [49] . Оптоелектроніка є функціональним розділом мікроелектроніки, який бурхливо розвивається. Це пов’язано з тим, що фотоелектричні явища достатньо добре досліджені, а технічні засоби, що ґрунтуються на дії цих явищ вже тривалий час використовуються в мікроелектроніці (фотоелементи, фотоелектронні примножувачі, фотодіоди, фото транзистори, та ін.)
В той же час, оптоелектроніка, як самостійний науково-технічний напрям, виникла з 1987 року. Її досягнення тісно пов’язані з досягненнями сучасної мікроелектроніки.
Оптоелектроніка ґрунтується на електронно-оптичному принципі одержання, передавання, обробки і зберігання, інформації, носієм якого є електрично нейтральний фотон. (Фотони є квантами електромагнітного поля. Заряджені частки беззупинно випускають і поглинають фотони, які й утворюють навколо них  електромагнітне поле.
Електромагнітна взаємодія у квантовій теорії поля є результатом обміну часток фотонами, тобто, фотони є носіями цієї взаємодії. Аналогічно, інші види взаємодії виникають у результаті обміну часток квантами відповідних видів полів.
Суміщення в оптоелектронних функціональних пристоях двох способів обробки і передавання інформації – оптичного і електричного дозволяє досягнути надшвидкої взаємодії, високої щільності розміщення інформації, яка зберігається, створення високоефективних засобів відображення.
Виготовлення основних напівпровідникових елементів оптоелектроніки – оптронів суміщається з інтегральною технологією, тому їх створення може бути включено до єдиного технологічного циклу виробництва мікросхем. 
В якості головного елементу схеми - випромінювача світла використовується світлодіод чи лазер, який входить до складу одного ланцюга і діє, як передавач, а фототранзистор чи фотодіод знаходиться в іншому ланцюгу цепи, где він відіграє роль приймача.
В сучасних волоконно-оптичних лініях зв’язку інформація записується за допомогою галій-арсенідового лазера.
Зв'язок здійснюється за допомогою спеціального світловода - волоконно-оптичного кабеля (ВОК), який забезпечує стійкість до перешкод і надійність зв’язку [48].
Таким чином відбувається передача как аналогової, так и цифрової інформації.
Широкополосність такого оптичного каналу дуже велика. Однією лінією зв’язку можна одночасно передати 1010 телефонних розмов, або 10 6  телевізійних програм. Якщо стандартний кабель товщиною 19 міліметрів здатний передавати одночасно по 40-а телеканалам, то одна скляна жила може забезпечити 167 таких каналів.
Такі лінії зв’язку можуть бути використані в обчислювальній техніці для передавання надвеликих масивів інформації, які обробляються в різних блоках ЕОМ.
Крім того, за допомогою оптичного зв'язку можна з'єднати між собою системи, які мають відносно високий рівень перешкод у порівнянні один з одним. Йде про зв'язок між верстатами й обчислювальними машинами. Використання елементів оптоелектронного зв'язку дозволяє уникнути передачі перешкод. На основний хід іде дослідження процесу передачі сигналу по світловоду (ВОК), при якому світлодіод і фототранзистор відповідно виконують функції передавача й приймача. Це питання розглядається також стосовно до систем обробки даних з обліком широкого частотного діапазону цих двох напівпровідникових елементів, тобто необхідно одержати інформативний зв'язок між цими елементами й разом з тим відокремити їх одне від одного.
Передавання світла по волоконно-оптичним світловодам ґрунтується на використанні ефекта – повного внутрішнього відображення. Промінь, що послідовно відображується від стінок світловода, розповсюджується в заданому напрямку.
У волоконно-оптичних світловодах використовується двохшарове волокно. Воно складається з серцевини (внутрішньої жили) з показником преломлення n 1 і оболонки з показником преломлення n 2.
Завичай внутрішня світлопровідна жила виконується з чистого кварцу, а світловідображуюча оболонка з кварцу, який легірований бромом (він має менший показник преломлення). Діаметр внутрішньої жили світловода звичайно не перевищує десятків мікрометрів, а діаметр оболонки 100 мкм. Такі світловоди мають високу міцність. В той же час стійкі до згинання та зкручування.

За конструкцією волоконно-оптичні кабелі поділяються на такі типи :
1. ВОК з паралельно укладеними волокнами — до  них відносяться  одноволоконні ВОК і кабелі з невеликим числом волокон (не більше 4), вільно укладені у тверду полімерну трубку;
2. ВОК зі скрученими волокнами — до них відносяться ВОК із числом волокон два й більше; ВР у таких ВОК скручені пошарово, тобто в першому від сердечнику шарі ВР скручені в одну сторону, у другому — в іншу й т.д.; у таких ВОК волокна в шарах чергуються із силовими елементами, наповнювачами;
3. Стрічкові (плоскі) ВОК — це ВОК з пошарово покладеними ВР, що утворюють прямокутну або квадратну матрицю. У таких ВОК при відносно невеликих поперечних розмірах (діаметр 10-12 мм) може бути покладене від декількох десятків до декількох сотень ВР. При такій конструкціях спрощується зрощування ВР (як окремих, так і всіх разом), а також полегшується застосування стандартних промислових рознімань.
Основними характеристиками ВОК будемо вважати величини механічних і кліматичних впливів, які не викликають зміни таких параметрів ВР, як загасання й смуга пропущення (таблиця 3.1.) [48].
Для виготовлення всього різноманіття класичних волоконно оптичних елементів одножильні види волоконного скла без оболонки або з однією-двома оболонками формують різними способами, з яких базовими є:
    витягання волоконного скла з розплаву стекол через філ'єру;
    витягання волоконного скла з розм'якшеного комплекту «штабік — трубка»;
    комбінації цих двох способів;
    пресовичавлювання (екструзія) розм'якшених стекол через філь’єру.
Ці способи класичної волоконної оптики із самого початку розробки волоконного скла спеціально для волоконно оптичних ліній зв'язку забезпечили виготовлення волоконних стекол із загасанням випромінювання менше 20 дБ/км.

Таким чином, в цих стеклах складно реалізувати близьке до теоретичного мінімуму загасання випромінювання, причому це відноситься до процесів отримання надвисокочистих початкових порошкоподібних речовин і синтезу з них склоподібних матеріалів.
До найбільш важких для глибокого очищення речовин відносяться такі шихтні матеріали, необхідні для синтезу багатокомпонентних стекол за допомогою традиційного процесу варки, як оксиди лужних і лужноземельних металів, алюмінію, кремнію, а також сірка, селен, теллур, миш'як і ін. Класичні способи забезпечують виготовлення волоконних стекол з практично необмеженою безперервною довжиною і з порівняно низькою вартістю, проте помітне перевищення їх загасання над теоретичним мінімумом обмежує довжину регенеративної ділянки у волоконно оптичних лініях зв’язку, тобто безперервну будівельну довжину волоконних стекол між ретрансляторами.
Глибоке очищення конденсуючих речовин є якісно більш складною задачею, чим для газоподібних середовищ. В останньому випадку з'являється можливість очистити початкові речовини за допомогою найбільш ефективних протиструмних багатоступінчатих методів — ректифікацією або противоточною кристалізацією з розплаву і тим самим технологічно реалізувати теоретичний мінімум загасання в матеріалах, що синтезуються, і в заготівках з них. Ці обставини і призвели до розробки способу синтезу і формування початкових заготівок для надпротяжних волоконних стекол на основі хімічного осадження компонентів з газової фази і до створення різних його модифікацій. В даний час для виготовлення волоконних стекол для волоконно оптичних ліній зв'язку використовуються класичні процеси формування волоконних стекол і нові способи виготовлення початкових заготівок, розроблені спеціально для надпротяжних волоконно оптичних ліній зв'язку. Всі ці процеси мають свої експериментально підтверджені переваги і недоліки. Технологічні процеси виготовлення волоконних стекол можна розділити на наступні групи:
1) витягання волоконного скла з розплавів стекол;
2) штабікова технологія — витягання волоконного скла з розм'якшеного штабіка або комплекту штабік- трубка;
3) формування початкових штабікових заготівок способом зовнішнього хімічного осадження компонентів з газової фази;
4) формування початкових штабіків способом внутрішнього хімічного осадження з газової фази;
5) формування початкових заготівок способом аксіального хімічного осадження компонентів з газової фази;
6) неординарні способи формування волоконного скла.

Згідно цьому способу використовують вогнетривкий і стеклотривкий подвійний тигель з донним отвором: два циліндрових тигля встановлюють концентрично.
Що стосується споживчих переваг волоконно-оптичних волокон , то зараз 200-300 тис. співвітчизників регулярно користуються IP-телефонією для дзвінков за кордон. IP-телефонія – це технологія передавання голосової інформації та факсів в режимі реального часу через Інтернет чи будь яку іншу мережу, що функціонує на основі протоколу IP [37]. Цей вид зв’язку забезпечується використанням ВОК. За прогнозами експертів, в 2007 г. обсяг ринку IP-телефонії в грошовому виразі зросте в 2,5-3 раза — до 7-7,5 млн грн. Фактично, за допомогою ВОК можна забезпечити одночасні телефонні переговори населенню всієї планети.
В Фізичному ін-титуті Академії Наук створені напівпровідникові мікролазери (декілька мільйонів таких лазерів складають пластинку розмірами в копієчну монету). Аналогічно таким лазерам надтонкими можуть бути і світловоди. Методами сучасної інтегральної оптики на підложці в декілька квадратних сантиметрів вдається розмістити тисячі і тисячі світловодів, лазерів, та інших елементів. Нещодавно в лабораторіях країни і за кордоном з’явилися пристрої, які можна назвати оптоелектронними обчислювальними машинами - ООМ. Відмінність цих машин від звичайних електронних (ЕОМ) в тому, що операції в них пов’язані вже не з числами, а з накопиченням досвіду рішень у вигляді асоціативних зображень. Тобто, ООМ отримують задатки такого ж самого асоціативного мислення, якими в повній мірі володіє людина.
Спеціалісти Інституту проблем керівництва, де ведуться роботи над свідомістю і вдосконаленням оптоелектронних обчислювальних машин, вважають, що одним з основних блоків ООМ буде голографічна (об’ємна) пам’ять.


 
загрузка...

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить