Активные компоненты волоконно-оптических систем: усилитель, модулятор, фотоприемник, регенератор, мультиплексор.

Основные эффекты, используемые в оптоэлектронике: фотопроводимость, фотогальванический, магнитооптический, акустооптический эффекты, нелинейные оптические эффекты, вынужденное излучение света, люминисценция

I) фотопроводимость – фоторезистивный эффект, увеличение электропроводимости полупроводников под действием ЭМИ. Происходит за счет увеличения количества носителей заряда.

II) фотогальванический – возникновение электрического тока при освещении полупроводника или диэлектрика, включённого в замкнутую цепь (фототок), или возникновение эдс на освещаемом образце при разомкнутой внешней цепи (фотоэдс).

III) магнитооптический – изменение оптических свойств вещества под действием приложенного к нему магнитного поля.

- эффект Фарадея

- эффект Зеемана

- эффект Макалузо-Корбино

- эффект Коттона-Мутана

- эффект Капле

- эффект Керра.

IV) акустооптический – изменение оптических свойств вещества под действием звуковых волн.

V) нелинейные оптические эффекты

- эффект Рамана.

- эффект Бриллюэла.

VI) вынужденное излучение света

испускание ЭМИ квантовыми системами под действием внешнего вынуждающего излучения.

VII) люминисценция – излучение, представляющее собой избыток над тепловым излучением и продолжающееся значительно дольше, чем период световых колебаний.

 

 

 

Активные компоненты волоконно-оптических систем: усилитель, модулятор, фотоприемник, регенератор, мультиплексор.

усилитель – у-во для усиления мощности излучения с помощью спец средств. М.б. опт. и электр. С ОЭ и ЭО преобразованием; 2 вида: когерентный (опт. квант. усилитель) и некогерентный – ЭО(электронно опитческие) -преобразователь.

модулятор – у-во, модулирющее опт. волну, несущую инф. по закону эликтрич. сигнала. Внешняя, внутр модуляции. Аналоговая, импульсная и цифровая.
В основе работы опт-их модуляторов могут быть положены различные эф-ты в зав-ти от которого различают несколько видов мод-ции:
1.Электрооптическая мод. Происходит на основе линейного и нелинейного изменения коэф-та преломления опт-ой среды.
2.Электроабсорбционная мод. Он проявляется в сдвиге края собственного поглащения света в полупр-ке в сторону меньших частот в присуствии внешнего поля.
3. Окустооптическая мод-ия. В её основе лежит окустоопт-ий эффект- возникновение пост-го тока или ЭДС в проводящей среде под действием бегущей ультрозвуковой волны.

фотоприемник – устройства, изменение состояния которых под действием потока оптического излучения служит для обнаружения этого излучения. Фоторезисторы, фотодиоды.

регенератор – устройство для восстановления формы и мощности сигнала.

мультиплексор – устройство в ВОЛС, позволяющее, с помощью пучков света с разными длинами волн и дифракционной решетки (фазовой, амплитудной), передавать по одной коммуникационной линии одновременно несколько различных потоков данных.

 

 

 

Пассивные компоненты ВОЛС: оптическое волокно, оптический кабель, оптическая муфта, оптический кросс

оптическое волокно – кварцевое стеклянное или полимерное волокно, предназначенное для передачи света на расстояние, используя эффект полного внутреннего отражения.

оптический кабель – элемент ВОЛС для передачи оптического сигнала, светонесущим элементом которого является оптическое волокно с изоляцией.

оптическая муфта – устройство для соединения двух и более оптических кабелей.

оптический кросс – оконечное устройство оптического кабеля, служащее для подключения к нему активного оборудования.

 

 

 

Взаимодействие ВОЛП с ЭМИ

 

 

 

Параметры систем передачи: диапазон частот, длина волны, ширина спектра оптического излучения, затухание в ЛП, уровень оптической мощности, средняя оптическая мощность, порог чувствительности, фазовое дрожание.

диапазон частот – полоса излучаемых источником частот.

длина волны – средняя длина волны спектра излучения в пределах интервала длин волн спонтанного излучения.

ширина спектра оптического излучения – интервал частот или длин волн, характеризующий спектральную линию и определяемый как расстояние между точками контура спектральной линии излучения соответствующими половине интенсивности линии в максимуме.

затухание в ЛП – процесс ослабления светового потока в ЛП (ОВ).

уровень оптической мощности – энергия оптического излучения в единицу времени.

средняя оптическая мощность – среднее значение мощности излучения за определенный период времени.?

порог чувствительности – минимальная по мощности (оптический) сигнал, который может быть преобразован (в электрический).

фазовое дрожание – нежелательные фазовые и/или частотные случайные отклонения передаваемого сигнала. Возникают вследствие нестабильности задающего генератора, изменений параметров линии передачи во времени и различной скорости распространения частотных составляющих одного и того же сигнала.

 

 

 

Методы передачи размеров единиц величин: исходный эталон единицы длины – метра в диапазоне 0,1 – 100 нм; исходный эталон единицы длины в нанометровом диапазоне. Прослеживаемость единиц величин от эталонов до рабочих средств измерений. Сличения.

Эталон представляет собой комплекс средств измерений, который включает:

- интерферометр Кёстерса

- газоразрядные лампы с кадмием и гелием

- блок измерения температуры мер

- барометр ртутный

- психрометр

- мера сравнения стальная длинной 100мм

- мера сравнения кварцевая – 100мм

- измеритель температуры концевых мер длины.

Интерферометр Майкельсона в сочетании с признанным монохроматором составляет компоратор Кёстерса и применяется для абсолютного и относительного измерений длин концевых мер, путём сравнения их с длинной волны света или между собой с точностью до 0.025 мкм

Источник излучения L; Р1 и Р2 – полупрозрачные пластинки; М1 и М2 – зеркала;

S2 – окуляр зрительной системы или фотоэлемент; А – диспергирующая призма; Р2 – компенсирует дополнительную разность хода лучей появляющихся за счёт того, что луч 1 проходит дважды через пластину Р1.

Если заменить плоские зеркала отражающими триэдрами, компоратор Кестерса можно использовать для измерения узлов и точность измерения узлов 10^-6 раз.

Данная система размещена в специальном термостатированном помещении расположенном на отдельном виброустойчивом фундаменте.

Метрологические характеристики этого эталона:

1. Диапазон длины от 0.1 до 100мм

2. Случайная погрешность не более 0.003 мкм

3. Нестабильность за 10 лет 0.03 мкм

Источник прослеживаемости – гос. Первичный эталон единицы длины метра.

11.2. Исходный эталон единицы длины в нанометровом диапазоне

Метрологические характеристики:

1. Диапазон измерений от 7 до 1350 нм

2. Пределы допускаемой абсолютной погрешности от 0.5 до 10 нм

В состав эталона входят:

1. Меры ширины и высоты с номинальной высотой от 18- 1350 нм который производится совместным предприятием России и Эстонии

2. Меры высоты ступени с номинальной высотой:7.2; 20.9; 69.0; 295.4;781.4

3. Меры ширины линий: 0.5- 20 мкм

4. Объект микрометры ОМО и ОМП

Эталон применяется для хранения и передачи единицы длины в нанометровом диапазоне рабочим средством измерений и для калибровки сканирующих зондовых атомносиловых и электронно растовых измерительных микроскопов.

 

Метрологическая прослеживаемость – это свойство результата измерения в соответствии с которым результат может быть соотнесён с основой для сравнений через документированную непрерывную цепь калибровок, каждая из которых вносит вклад в неопределенность измерений.

В мае 2013 года принят следующий международный документ который регламентирует наши действия в области прослеживаемости: Р10:01/2013 «Политика ILAC по прослеживаемости результатов измерений»

Каждый орган по аккредитации подписавший соглашение обязуется соблюдать его условия и процедуры ILAC по оценке, гарантировать что все аккредитованные лаборатории и органы инспекции соответствуют ISO/IEC 17025

Цепь метрологической прослеживаемости определяется через иерархию калибровки. Она используется для установления метрологической прослеживаемости результатов измерений.

Основные элементы прослеживаемости:

1. Непрерывная цепь сопоставлений.

2. Неопределённость измерений

3. Документация

4. Компетентность

5. Соотнесение с единицами СИ

6. Повторная калибровка

 

 

 

Основные эффекты, используемые в оптоэлектронике: фотопроводимость, фотогальванический, магнитооптический, акустооптический эффекты, нелинейные оптические эффекты, вынужденное излучение света, люминисценция

I) фотопроводимость – фоторезистивный эффект, увеличение электропроводимости полупроводников под действием ЭМИ. Происходит за счет увеличения количества носителей заряда.

II) фотогальванический – возникновение электрического тока при освещении полупроводника или диэлектрика, включённого в замкнутую цепь (фототок), или возникновение эдс на освещаемом образце при разомкнутой внешней цепи (фотоэдс).

III) магнитооптический – изменение оптических свойств вещества под действием приложенного к нему магнитного поля.

- эффект Фарадея

- эффект Зеемана

- эффект Макалузо-Корбино

- эффект Коттона-Мутана

- эффект Капле

- эффект Керра.

IV) акустооптический – изменение оптических свойств вещества под действием звуковых волн.

V) нелинейные оптические эффекты

- эффект Рамана.

- эффект Бриллюэла.

VI) вынужденное излучение света

испускание ЭМИ квантовыми системами под действием внешнего вынуждающего излучения.

VII) люминисценция – излучение, представляющее собой избыток над тепловым излучением и продолжающееся значительно дольше, чем период световых колебаний.

 

 

 

Активные компоненты волоконно-оптических систем: усилитель, модулятор, фотоприемник, регенератор, мультиплексор.

усилитель – у-во для усиления мощности излучения с помощью спец средств. М.б. опт. и электр. С ОЭ и ЭО преобразованием; 2 вида: когерентный (опт. квант. усилитель) и некогерентный – ЭО(электронно опитческие) -преобразователь.

модулятор – у-во, модулирющее опт. волну, несущую инф. по закону эликтрич. сигнала. Внешняя, внутр модуляции. Аналоговая, импульсная и цифровая.
В основе работы опт-их модуляторов могут быть положены различные эф-ты в зав-ти от которого различают несколько видов мод-ции:
1.Электрооптическая мод. Происходит на основе линейного и нелинейного изменения коэф-та преломления опт-ой среды.
2.Электроабсорбционная мод. Он проявляется в сдвиге края собственного поглащения света в полупр-ке в сторону меньших частот в присуствии внешнего поля.
3. Окустооптическая мод-ия. В её основе лежит окустоопт-ий эффект- возникновение пост-го тока или ЭДС в проводящей среде под действием бегущей ультрозвуковой волны.

фотоприемник – устройства, изменение состояния которых под действием потока оптического излучения служит для обнаружения этого излучения. Фоторезисторы, фотодиоды.

регенератор – устройство для восстановления формы и мощности сигнала.

мультиплексор – устройство в ВОЛС, позволяющее, с помощью пучков света с разными длинами волн и дифракционной решетки (фазовой, амплитудной), передавать по одной коммуникационной линии одновременно несколько различных потоков данных.