Всеукраїнська науково-практична конференція



Сторінка5/60
Дата конвертації11.05.2018
Розмір3.74 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   60

Воробець Г.І., рогов.р.в.


ЧЕРНІВЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ЮРІЯ ФЕДЬКОВИЧА (УКРАЇНА)

Методи і засоби підвищення ефективності обробки оптичних

сигналів у комп’ютеризованих системах керування і передачі даних



Проведено аналіз фізичних обмежень існуючих технічних рішень щодо подальшого підвищення продуктивності спеціалізованих інформаційно-вимірювальних систем, комп’ютеризованих систем керування та оптоволоконних телекомунікаційних і комп’ютерних мереж передачі даних. Визначено шляхи покращення параметрів компонент, обґрунтовано алгоритмічно-програмні методи і технічні засоби для створення і підвищення чутливості фотоприймачів для вказаних систем.
1. Вступ

Оптичне випромінювання на даний час є одним з основних джерел отримання і передачі інформації в побуті, науці, техніці. В системах керування та інформаційно-вимірювальних засобах сенсори електромагнітних хвиль ультрафіолетового, видимого та інфрачервоного діапазону забезпечують не тільки якісну обробку інформаційних сигналів, а й необхідну чутливість вимірювальних трактів для виділення корисного сигналу з рівня загального фону у заданому спектральному діапазоні. В оптоволоконних телекомунікаційних і комп’ютерних мережах важливим параметром є швидкість комутації (модуляції) оптичних сигналів, що визначає загальний обсяг інформаційного трафіку, який передається оптичним методом [1, 2].



2. Проблематика досліджень

Застосовувані наразі методи і засоби часового (TDM – time division multiplexing) і частотного (WDM – wavelength division multiplexing) ущільнення трафіку виходять на максимально можливі значення, які визначаються фізичними обмеженнями застосовуваних методів. Наприклад Раманівське та стимульоване Брілюенівське розсіювання приводять до генерації гіперзвукових хвиль терагерцового діапазону і додаткового розсіювання інформаційного сигналу в оптоволокні. Разом із природним поглинанням несучої електромагнітної хвилі у склі це приводить до значного затухання інформаційного сигналу і потребує застосування додаткової його регенерації в каналі передачі даних та підвищення чутливості фотоприймачів. При цьому, нелінійні ефекти вже можуть спостерігатися за потужностей 10-30 мВт, а зсув розсіяної хвилі в діапазоні 1500-1600 нм може складати біля 11 ГГц, що порівняно з кроком розділення каналів у системах HDWDM (high density WDM) надщільної передачі даних.

Іншою проблемою є обмеження номенклатури використовуваних наразі фотоприймачів придатних для реєстрації випромінювання у вікнах прозорості оптоволокна для телекомунікаційних систем, що накладає додаткові обмеження на їх розробку.

Тому актуальним є питання створення нових напівпровідникових елементів (сенсорів) для широкосмугових телекомунікаційних і комп’ютерних систем передачі даних, розробки методів, технічних засобів й алгоритмічно-програмного забезпечення для їх реалізації. Метою дослідження є підвищення чутливості, розширення динамічного діапазону за потужністю і спектральною чутливістю та забезпечення надійності функціонування існуючих і створення нових фотоперетворювачів для комп’ютеризованих систем керування і передачі даних.



3. Фотонні методи синтезу і корекції параметрів сенсорів оптичного випромінювання

Попередні дослідження авторів показують, що застосування контрольованих доз когерентного випромінювання дозволяють не тільки керувати станом дефектно-домішкової підсистеми напівпровідникових кристалів і структур, що використовуються в якості сенсорів оптичного випромінювання, а й синтезувати нові фази напівпровідникових сполук зі специфічними параметрами. Експериментальні дослідження гетеропереходів на основі сполук InSe-InTe з домішками Ge та інших елементів показують, що застосування імпульсного фотонного опромінення дозволяє керувати фазовим складом системи на гетерограниці без її розплаву, а отримані структури володіють спектром чутливості розширеним в короткохвильову область до 1500-1600 нм. Це дозволяє говорити про можливість їх застосування в якості приймачів діапазонів С, L, U для одномодового оптоволокна в HDWDM системах, а також про можливу конкурентоспроможність подібних структур до використовуваних нині сполук типу InGaAs при відповідному доопрацюванні технологічних аспектів. Останнє потребує створення нових і удосконалення існуючих математичних моделей впливу когерентного випромінювання на багатошарові напівпровідникові структури та проведення комп’ютерного імітаційного моделювання вказаних процесів.



4. Застосування тонкоплівкових покриттів для підвищення чутливості фотоприймачів у заданому спектральному діапазоні

Багатошарові інтерференційні тонкоплівкові покриття (БІТПП) наразі використовуються в інфрачервоній техніці в якості інтерференційних фільтрів для формування потрібного спектрального діапазону та підвищення пропускання поверхневого шару фотоприймачів. Запропоновані методи математичного матричного моделювання та Фур’є аналізу оптичних властивостей БІТПП адаптовано для напівпровідникових структур, що чутливі у ближній інфрачервоній та видимій області. Розроблено алгоритми і створено програмне забезпечення для удосконалення синтезу та аналізу БІТПП, і відповідно, покращення спектральної чутливості фотоприймачів [3].



Висновки

Показано необхідність пошуку нових методів, технічних рішень і засобів для удосконалення і підвищення ефективності обробки оптичних сигналів у комп’ютеризованих системах керування і передачі даних.

Обґрунтовано доцільність розробки математичних моделей та проведення комп’ютерного імітаційного експерименту для застосування фотонних методів синтезу і корекції параметрів напівпровідникових сенсорів оптичного випромінювання.

Отримано експериментальне підтвердження перспективності застосування гетероструктур на основі InSe-InTe та тонкоплівкових інтерференційних фільтрів у якості елементів первинних перетворювачів інформаційних сигналів телекомунікаційних і комп’ютерних систем.


ПЕРЕЛІК ЛІТЕРАТУРИ

  1. Шитиков А. Оптоволоконные линии и связь. [Електронний ресурс]. – режим доступу: http://www.radioradar.net/radiofan/communication/optovolokno.html.

  2. Королев И. В России поставлен мировой рекорд дальности передачи данных по оптоволокну. [Електронний ресурс]. – режим доступу: http://www.cnews.ru/top/2012/12/03/v_rossii_postavlen _mirovoy_rekord_dalnosti_peredachi_dannyh_po_optovoloknu_511567.

  3. Воробець Г.І., Стребежев В.М., Рогов Р.В. Алгоритми і пакет програм для динамічного контролю параметрів інтерференційних фільтрів в технологічній установці 01НЕ-7-008. // Науковий вісник Чернівецького університету: Збірник наук. праць. Вип. 479: Комп’ютерні системи та компоненти. – Чернівці: ЧНУ, 2009.- С.54-58.




Поділіться з Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   60


База даних захищена авторським правом ©wishenko.org 2017
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка