Оптоэлектронный аналого-цифровой преобразователь

СОЮЗ СОВЕ ТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) (11) 30.Г 7/т",ОСИ; СЯ К ОПТОЭЛЕЬТбыть использовано дляаналс гонь- сигналовчьй к о.Р ни и с т и мьтй а п ием-13. во ды ания работы устройстваходимо рассмотреть функпон ом не водного ка ски элеГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 8 ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ, эики ЛН БС 61.а 1 с ), - с - с т, та( с; и, с гь с т иса тпе 1 тане),с)е 1 аЬг - Г.и. и, -с,с 1 атьо агна". - Лрр . РГув,е:,1983, ч, 311), р, .2-2 с,с вьтсислительньми компттексами и ситемами цифровс н обрабс тк, Сигна.тов.Целью изобретения является улучгение схемотехничс:ских свойств, упрощ ние тополсгии, повьюение технологичности изгстс вле т я устройства.Н фт,1 приведена принципиальнаяс:.ема преобразователя; на фиг2схема волноводного резонатора Фабри 1 еро; на фиг.3 - временные диаграммыработы преобразователя,Для опредепенности расстотримтрехразрядный аналого-цифрово преобразователь (Л 1 П) Устройство выполнено на электрооптической подложке 1,(5 Г Е)сТГГ 1111 Л 1 Л .Г)ГРФГОБЛ.т 1 .ГЛ 3111," ТЕЛЬэобрететте отосит я к с:птактои. е и может быть цспсльэованопрс браэ вания аналоговых сигна"т н цифр.оной двоичньй ко,и. 1 с.лью и то рс тенит является утуттене схемоте)с РСКХ С ВОПСТГ УтРОПРЕ ТОПО- .тс гт, пеньс не техно огичности итт:сс уст)тотст на. т.) Гсали";ани тс ,и в анап го-ифрон ь прес браэова"с.". т олт.; вэн ре онат ор Фтс)р- ЦГО и т И:.с. ПОЛОСКОНОГОО.НОт)Ода :, 1 тот:с т:,э -.е; трссптическО. .О ма-ерпала с отражательньм "лемс та.й т ви, т:та парных в.Гречо-цтьт евых элс.ктр 1 днтх структ)р. 3 л. и которой сформирован однсмодов виовод 2. На левом ,фГто водното;а пристыкован лазер 3. ираном торце пристыкованы фотоп ник 4, усилитель 5 и компаратор На поверхности подложки поперек нонода расположены отражающие э ты 7-10, между которыми вдоль в ционирование отдельного волно резонатора Фабри-Перо (ВРФП)На фиг,2 изображень подлож одномодовый волновод 2, распо ные вдоль волновода металличе электроды 11 и отражательный мент 7, 1503038При включении электрического напряжения Ч встречно-штыревые электроды, из которых состоят отражательные элементы 7, формируют вследствие электрооптического эффекта фазовую решетку в диэлектрике. При выполнении условияо2 Л=ш- в"где Л - период расположения электродов 11;ш = 1,2,3- порядок брэгговской дифракции;- длина волны светового излуочения в вакууме;пэ - эффективный показатель преломления волновой моды, эта фазовая решетка действует как отражающая поверхность с некоторым коэффициентом отражения света по интенсивности К и коэффициентом пропускания света по интенсивности Т. Таким образом, отражательные элементы сформируют в подложке разонатор Фабри-Перо, Без учета потерь Т+К 1.Так как волновод сформирован в электрооптическом материале, то приложенное к электродам 11 напряжение Ч вносит в световую моду, распространяющуюся по волноводу, фазовый сдвигдр, (Ч): иЧ 1,где Ы, - коэффициент пропорциональности, зависящий от свойствматериала подложки, размерови взаимного расположениявоЛновода и электродов;1 - длина электродов,Общий фазовый сдвиг за один проход световой моды вдоль резонатораравеньц (ч) = 1. + ь Ч,(ч),где- постоянная распространенияданной моды;- длина резонатора, т.е. расстояние между отражающимиэлементами.Зависимость коэффициента пропусканиярезонатора Фабри-Перо (вотсутствие потерь) от дц) даетсявыражениемТЬ - аТТ+4 Кз 1 пг ь(Ч) югде 1 - интенсивность вводимого ворезонатор света;1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Предлагаемый преобразователь по сравнению с известным имеет более простую топологию и более технологичен визготовлении,так как в отличие от известного имеющего по одному волноводу на каждый разряд, предлагаемый преобразователь имеет только один волновод, Кроме того, торцовые зеркала, образующие в известном преобразователе резонаторы фабри-Перо, требуют прецизионных методов изготовления, ибо диэлектрические волноводы почти всегда находятся на поверхности подложки и их глубина, как правило, не превышает 1-2 мкм, Фотолитографический метод нанесения на поверхность 1 - интенсивность света, прошедшего через резонатор,Отметим, чтоявляется периодической функцией Ч, а вид этой функциизависит от коэффициентов Т и К. Таим образом, на ВРФП можно реализовать разряд А 1 П, Работа устройствапоясняется временными диаграммами(фиг.3), где Ч(г.) - входной аналоговый сигнал;,- коэффициентыпропускания ФРФП, образованных соответственно отражающими элементами7 и 8, 7 и 9, 7 и 10; Ч - управляющие импульсы, подаваемые на отражающие элементы 1+7, (1=1,2); 1 - выходной цифровой сигнал, г - десятичное представление сформированногона выходе 1 двоичного числа.Преобразователь работает следующимобразом,Трехразрядное двоичное число,соответствующее входному аналоговомусигналу Ч, формируется за тритакта (фиг.3, Ч Ч , Ч ). В первомтакте напряжение подается на отражающие элементы 7 и 8, которые формируют ВРФП длиной 1 что приводит кформированию на выходе компаратора 6старшего двоичного разряда, Во второмтакте включаются отражательные элементы 7 и 9, которые формируют ВРФПдлиной 1=21 , что приводит к формированию второго разряда, так как суммарная длина электродов 11 и 12 вдвоепревышает длину электродов 11. Втретьем такте включаются отражательные элементы 7 и 10, формируетсяВРФП длиной 1=41, и на выходе А 1,Ппоявляется младший разряд. Такимобразом, на выходе формируется трехразрядное двоичное число в последовательном во времени коде.подложки встречно-штыревых электродных структур, которые образуют резонаторы Фабри-Перо в описанном устройстве значительно проще. ПреобразоваФ5тель обладает также существеннымисхемотехническими преимуществами, Впрототипе количество выходных элементов (фотоприемников, компараторов,усилителей) равно разрядности выходного числа, В описанном устройственеобходимы только один фотоприемник,один компаратор, один усилитель,Кроме того, предлагаемый преобразователь в отличие от известного формирует число в двоичном коде, развернутомво времени, и поэтому его выход можнонепосредственно стыковать с входомоптоволоконной линии связи без использования линий задержки или схем 2 Омультиплексирования . Формула изобретенияОптоэлектронный аналого-цифровой преобразователь, содержащий полоско вый одномодовый волновод, выполненный на подложке из электрооптического материала, с системой управляющих электродов, на выходе которого установлены последовательно соединенные фотоприемник, усилитель и компаратор, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения схемотехнических свойств, упрощения топологии, повышения технологичности изготовления, в него дополнительно введены управляемые отражающие элементы, расположенные на поверхности подложки вдоль%, - длина волны светового излучения в вакууме;п - эффективный показатель преломления волноводной моды,причем расстояния между отражательными элементами равны(1+-)а1л -112 1Ьф л 3 ф 1,2;постоянная распространения волноводнои моды 1порядковый номер зазора между соответствующими отражательными элементами, управляющих электродов 1 Ьгде а длиныравны 1 л 12где 1, - длина самого короткого уп 1равляющего электрода;и = 2,3,4- порядковые но.- мера остальных электродов,причем количество пар электродовравно количеству двоичных разрядовформируемого числа, а количество отражательных элементов превышает количество разрядов формируемого числана единицу,волновода между управляющими электродами, выполненные в виде встречноштыревых структур с периодом Л, опре-,деляемым из условия1503038Составитель В.Адмалов Редактор С.Пекарь Техред М,Ходанич Корректор М. Поко Заказ 5082/56 Тирам 513 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раущская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Уагород, ул. Гагарина, 101