Многоканальное устройство для задержки оптического сигнала

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАДЕРЖКИ ОПТИЧЕСКОГО СИГНАЛА(71) Заявитель Государственное научнопроизводственное объединение Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по материаловедению(72) Авторы Трухан Владимир Михайлович Федотов Владимир Григорьевич(73) Патентообладатель Государственное научно-производственное объединение Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по материаловедению(57) Многоканальное устройство для задержки оптического сигнала, содержащее последовательно расположенные и оптически связанные источник излучения, систему ввода оптического сигнала, активные элементы, систему вывода оптического сигнала и блок обработки сигнала, при этом системы ввода и вывода оптического сигнала выполнены в виде фоконов с фокусирующими концами, активные элементы помещены в термостат и выполнены из монокристалла дифосфида кадмия тетрагональной модификации в виде плоскопараллельных пластин, вырезанных перпендикулярно оптической оси упомянутого кристалла и имеющих различную толщину. Изобретение относится к оптической обработке информации и может быть использовано, в частности, для построения многоканальных оптических систем с временным мультиплексированием сигналов. Известна оптическая линия задержки 1, содержащая кольцевой отрезок волокна, выполняющий функцию контура, в котором распространяется оптический сигнал, и электронные элементы, обеспечивающие ввод оптического сигнала в отрезок волокна и его вывод. Недостатком данного устройства является сложность устройства, обусловленная необходимостью применения прецизионных электронных элементов, поскольку величина времени задержки оптического сигнала определяется точностью электронных элементов. 18085 1 2014.04.30 Кроме того, недостатком устройства является отсутствие плавной (недискретной) регулировки времени задержки. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является многоканальная оптическая линия задержки МЛЗ-5-/ 2, которая представляет собой последовательно расположенные источник излучения и системы ввода, вывода и обработки сигнала. Между системами ввода и вывода расположены активные элементы в виде отрезка волокна. Недостатком этой оптической линии задержки является отсутствие регулировки (подстройки) времени задержки. При использовании линии в составе системы передачи информации время распространения определяется лишь длиной отрезка волокна, которая может доходить до 25 м и более. Задача, решаемая настоящим изобретением, состоит в обеспечении возможности управления и плавного регулирования времени задержки сигнала. Поставленная задача решается тем, что системы ввода и вывода оптического сигнала изготовлены в виде фоконов, а активные элементы, помещенные в термостат, выполнены из монокристалла дифосфида кадмия тетрагональной модификации в виде плоскопараллельных пластин, изготовленных перпендикулярно оптической оси кристалла 2 и имеющих разную толщину(где- толщина пластины, мм коэффициент 1, 2, 3 ),причем время задержки оптического сигналазависит как от толщины, так и температуры плоскопараллельных пластин. В таблице приведены значения показателя преломления обыкновенного луча при 300 К и 632,8 нм, скорость света в кристалле при 300 К, температурные коэффициенты показателя преломления и время задержки сигнала при 300 К, 400 К на 1 мм толщины пластины, изготовленной из монокристалла дифосфида кадмия тетрагональной модификации. Температур- Время задерСкорость Время задержки Показатель ный коэффи- жки сигнала света в крисигнала при преломления при Т 300 К циент 400 К на мм обыкновенно- сталле при на мм толщипоказателя 300 К,толщины пластинки го луча при ны пластинки,преломления,300 К и, м / с Сущность изобретения состоит в том, что плавное изменение температуры активных элементов из монокристаллов дифосфида кадмия изменяет их показатель преломления,что позволяет реализовать плавную регулировку времени задержки оптического сигнала в каждом канале, состоящем из плоскопараллельных пластин различной толщины, вырезанных перпендикулярно оптической оси монокристалла дифосфида кадмия. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, где 1 - источник излучения, 2 - активные элементы, 3 - система ввода, 4 - система вывода сигнала, 5 - блок обработки сигнала. Указанная линия предназначена для задержки оптического излучения, промодулированного радиочастотными сигналами. На фиг. 2 приведена схема многоканального устройства для задержки и управления оптическим сигналом на базе кристаллов дифосфида кадмия, где 1 - источник излучения 2 - активные элементы в виде 10 пластин кристаллов 3 - блок регулировки температуры 4 - связка фоконов 5 - термостат 6 - матрица фотоприемников 7 - фоконы. Многоканальное устройство для задержки оптического сигнала на базе кристаллов дифосфида кадмия содержит последовательно расположенные и оптически связанные источник излучения, систему ввода оптического сигнала, активные элементы, систему вы 2 18085 1 2014.04.30 вода оптического сигнала и блок обработки сигнала, при этом системы ввода и вывода оптического сигнала выполнены в виде фоконов с фокусирующими концами. Активные элементы помещены в термостат и выполнены из монокристалла дифосфида кадмия тетрагональной модификации в виде плоскопараллельных пластин, вырезанных перпендикулярно оптической оси упомянутого кристалла и имеющих различную толщину. В приведенной схеме используются 10 активных элементов в виде пластин разной толщины. Однако их количество может быть любым и ограничено только размерами выращенных кристаллов 2. Пример конкретного выполнения многоканальной оптической линии задержки на основе монокристалла дифосфида тетрагональной модификации. Сначала выращивают монокристаллы 2 согласно патенту 3. Затем изготавливают плоскопараллельные пластины перпендикулярно оптической оси кристалла 2, которые помещают в термостат, температура которого постепенно увеличивается, создавая перегрев в пределах до 100 С, что позволяет производить подстройку времени задержки сигнала в соответствующих пределах. Регулировку температуры в термостате проводят регулятором мощности. Связка фоконов, склеенных с одного конца и имеющих отполированные поверхности,служит информационным входом, а информационным выходом служит второй фокусирующий фокон. Фотоприемник преобразует световые сигналы в электрические импульсы. В зависимости от толщины и температуры плоскопараллельных пластин происходит соответствующая задержка сигнала по времени. Время задержки легко рассчитать по формуле/0, где- толщина пластины, - скорость света в вакууме, 0 - показатель преломления обыкновенного луча, зависящий от температуры. Многоканальная оптическая линия задержки проста в изготовлении и имеет большую точность, так как при 300 К время задержки сигнала на мм толщины пластины из 2 составляет 1210-12 с/мм, а при 400 К - 0,710-12 с/мм. Путем увеличения количества пластин из 2 диапазон работы линии задержки можно увеличить, а измерения легко автоматизировать. Источники информации 1. Патент США 4708421, МПК 02 5/172, 1987. 2. Центр ВОСПИ Многоканальная волоконно-оптическая линия задержки МЛЗ-5/. 3. Патент 11194, 2006. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.