Щука А.А. Электроника (2005) (1152091), страница 159
Текст из файла (страница 159)
Задний фронт светового импульса возвращает возбужденные электроны на нижний уровень. Возникающее при этом излучение передает энергию световому импульсу. Как показывают теоретические расчеты и эксперименты, солитоны проходят тысячи километров по световодному волокну без искажения формы. Следует также отметить, что резко возрастает эффективность передачи информации с помощью оптических солитонов в компьютерах с оптической памятью и оптическими линиями связи.
В активной среде существует световое (фотонное) эхо. Под фотонным эхом понимается илзпульс света, излучаемый системой атомов, предварительно облученных двумя когерентными световыми импульсами. Фотонное эхо наблюдается после второго импульса через время, равное временному интервалу между двумя возбуждающими импульсами. Различают первичное или двухимпульсное эхо н стимулированное (трехимпульсное) эхо !рис. б.2). Рис. 6.2. Формирование сигналов светового !фотонного) зха: т, 2 — записывающие световые импульсы; Э вЂ” считывающий импульс, з — Лвухимпупьснсв первичное зхс; 5 — трвкимпульсное стимулированное зхо 6.1.2. Континуальные среды Континуальными средамн в функциональной оптоэлектронике могут служить как пассивные оптические среды, так и активные.
Под активной средой понимаются вещество, распространение частиц (атомов, молекул, ионов) в котороьз не является равновесным по энергетическим состояниям, а также среда, в которой меняется плоскость поляризации световой волны. В активных средах возможны процессы генерации динамическцх неоднородностей. Пассивпые оптические среды представляют собой каналы передачи оптического информационного сигнала. Это каналы высокой добротности и оптического качества, например оптические стекла, кварц и т. п. Для генерации линамических неоднородностей часто используют эффективно люминесцирующие соединения типов А В, А В, твердые растворы на их основе; ОаАз, !пОа, п1 ч и щ Оар, ОаА1Ав, ОаАзР, 7пб и т.
д. В детекторах оптических сипталов используют фоточувствительные соединения типов А В'~, А В, А'~В, например, СдЯ, Сббе, )пАз, РЬЯ, РЬбпТе, Сг)НдТе и т. д. В качестве сред, каналирующих динамические неоднородности и управляющих их перемещением, используются оптические материалы, отличающиеся прозрачностью в заданном спектральном лиапазоне, высокой однородностью и строго заданными управляемыми оптическими свойствами. Это могут быть злектрооптические матеРиалы ()ЗТаО„1йч)ЬО,), акУстооптические матеРиалы 1ТеОт, РВОь Ое и дР.), магнитооптические материалы 1ЕоО, МпВ1, ТпзреО, и др.), а также высококачественные кварц.
различные полимеры, многокомпонеитные стекла и т. и. Часть IИ Функциональная электроника 742 В запоминающих устройствах используются светочувствительные материалы, которые позволяют хранить динамические неодноро.шости, а также преобразовывать их статиче. ские неоднородности и хранить таким образам "замороженные" динамические неодно родности. Существуют среды, позволяющие "размораживать" динамические неоднородности и считывать информационный сигнал.
Основными требованиями, предъявляемыми к запоминающим средам, являются высокая 3 энергетическая чувствительность (-1О Дж/см), высокая разрешающая способность <-! 0 лиц1мм), высокая контрастность (- 1: 100), большая продолжительность хранения информационного массива (- 10 лет), малая длительность цикла перезаписи информации для реверсивных материалов. К таким средам можно отнести фотографические матерна лы, фоторезисторы и фотохромные материалы, магнитооптические материалы, фототермопластики и термооптические материалы, халькогенидные стекла и т. д. 6.1.3.
Генераторы и детекторы Генераторами динамических неоднородностей оптической природы являются источники света различных типов, Выбор того нли иного типа генераторов определяется, прежде всего, континуальной средой, в которой должна распространяться динамическая неоднородность. Различают когсрентныс и некогерентные генераторы оптического излучения, Излучение некогерентных генераторов представляет собой суммарный эффект независимых актов спонтанного испускания фотонов совокупностью возбужденных атомов и молекул. Неодновремснность и отсутствие корреляции актов испускания фотонов приводит к хаотичному распределению фаз волн. Наиболее привлекательным типом генераторов в функциональной оптоэлектронике считают светоизлучающие диоды и лазеры.
Их излу <ение обладает временной и просзрапственной когерентностью. Именно это обстоятельство позволяет получать динамические неоднородности с высокой воспроизводимостью пространственных и временных параметров. В качестве детекторов динамических неоднородностей оптической природы, как правило, используют различные типы фотоэлектрических устройств — фотодетекторы. Преобразовав оптический сигнал в электрический, можно легко обрабатывать информацию тра.
лиционными методами, включая машинные. Детекторами могут служить и регистрирующие среды. Регистрирующие среды должны обладать свойством обратимости (реверсивности]. Детекторы должны быть такими, что" бы можно было перезаписывать информацию, выделять разностную информацию, осуществлять объемное храпение информации.
6.1.4. Устройства управления В Устройствах управления динамическими неоднородностями оптической природы, как правило, используются электрические и магнитные поля, а также различные модуляторьь С помощью модуляции амплитуды, фазы, интенсивности, поляризации световой волны формируются соответствующие информационные массивы, управление можно также осуществлять изменением свойств континуальной среды, ее геометрии. Устройства управления в оптоэлектронике формируются индивидуально к каждому прибору Поэтому весьма затруднительно выделить общие конструктивные решения, раз~в что электроды и магнитные элементы. б.
Функциональнаяоптоэлектроника 6.2. Процессоры функциональной оптоэлектроники Отлоэяектронць и процессор представляет собой совокутюсгь оптических и оптоэлектронных элементов, выполняющий операции в соответствии с заданной функцией и алгоритмом обработки информации.
Процессоры, реализованные на принципах функциональной оптоэлектроники, способны обрабатывать как аналоговую, так и цифров>ю информацию, Традиционные оптропы соответствуют предложенной модели прибора функциональной электроники. Действительно, генератором динамических неоднородностей в виде волновых пакетов служит светоизлучаюший диод.
Коитиг!уальной срелой служит либо воздушный промежуток между диодом и фотоприемником, либо световод. Управление можно осуществлять путем подачи соответствующего электрического импульса на светодиод, изменением геометрии световода. В ка«естес детектора динамических неоднородностей можно использовать различные фотоприемники. Разработан новый тип оереключательпых элементов, которые могут составить конкуренцию транзисторным ключам. !'акой оптический аналог электронного транзистора получил название трансфизор.
Первая часть слова дана ог транзистора, вторая — о1 фазы волны, которая и! рвет решающую роль в физике работы. В основе работы трансфазора лежит свойство материалов изменять свой показатель преломления в зависимости от интенсивности освещения. Изменяя показатель преломления, можно изменить скорость распространения света в среде. В свою очередь, с изменением скорости света меняется длина волны излучения. Если такой материал поместить в резонатор Фабри-Перо, то меняя интенсивность пучка лазерного излучения, например, добавляя излучение („„можно менять оптическую длину резонатора и Х ( 2 (рис. 6.3, и, б). В эюм случае может возникнуть ситуация, когда интенсивность выходного пучка увеличивается и иитерферометр Фабри-Перо имеет характеристику бистабильной ячейки.
Зависимость интенсивности выходного пучка от суммы входных позволяет иметь состояния: "открыто — закрыто"; "да — нет"; "! — О". Форма петли гистерезиса бистабильного оптическо!о прибора зависит от оптической длины резонатора (., длины волны падающего излучения > и свойств самого вещества резонатора. Петлю гистерезиса можно сузить, изменить ее форму, однако точки логическою нуля и единицы остаются. Первые эксперименты были проведены с кристаллами антимонида индия !пЕЬ, обладающего сильно нелинейной характеристикой в инфракрасной части спектра (Л - 5 мкм). Ицтерферометр Фабри — Перо был сформирован с помощью специально подготовленных граней образца. Один и тот же трансфазор может служить как элементом И, так и элементом ИЛИ в зависимости от световых сигналов.
Логические "!" и "О" кодируются высоким и низким уровнем пропускания или интенсивностью выходного светового сигнала. Если интенсивности 1„„= I„= 1 „„= Л, то образуется элемсггг И, поскольку пучки взаимно когерентны и интерферируют в резонаторе трансфазора. Если /,„= l,ч, =. 1„то формируется элемент ИЛИ, поскольку любой из этих входных световых сигналов способен переключить трансфазор. Если в качестве выходного сигнала использован отраженный пучок, который является инверсией прошедшего пучка, то трансфазор работает как элемент ИЕ, В эюм случае повышение интенсивности входного пучка ло максимальг!о~о значения уменьшает выходной сигнал до минимума (рис. 6.3, е, штри- Часть Л1 Функциональная электроника 744 ховая линия). В этом случае также 1„, = 1, = 1ле = 1„, однако, зависимость 1„„, — 1(1„„) донов нительна относительно кривых для элементов И и ИЛИ. Обычно во всех схемных реше пнях до конца не решена проблема межэлементных соединений и подвода световых луч.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
