Модулятор оптического излучения

 

Изобретение предназначено для псподь юнания и снгтемлх передачи nud рмацин по полоконнооп i ическим калачам имя вые око мп отпой модулягли нет а. Цель изобретения - снижение у||ранлякч1рн MOHUIOLTH СВЧ-сш нала MO,I inn ора . Модч-чятор годрржит коаки.ии пую линию дпя ГГ.И типа колебании , m внутренний проводник которой H iMOTriH и виде спирали РИТОК к пи-тку диулучеяррломляющпн ночоконныи спетоиод с длиной биений LS, УДОВЛРТИО- угд овин) L ytp/f, i де f - часют i (НЧ-гиИМла, Vr()- i рупповая скорость енота н волоконном световоде. Ко,1ьпи1л1-.ная линия МОЖРТ выполк н i н виде СВЧ-рпонатор 1. Достонн- Lтиом устройства являемся вотможность модуляции света на высокой частоте при достлточно ниткой управляющей мощное т и. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТ СНИХ

COLlVIA ЛИСТИЦ ЕСНИ Х

РЕСПУБЛИН

А1 (,1)> (02 Р 1/03

Sile.„,",j ®мац;;-,, Л1Г)тЕЧ ", ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ (1РИ ГННТ СССР (46) 15.07.92. Ьюл. К - 26 (21) 4285177/25 (22) 10.06.87 (71) Ип< титут р>лпотехники и электроники АН СССР, Гпециальное конструкт(,рское 6>(>р(> Институт» радиотехники и электр<>пики ЛН СГГР (72) С.!!.Антон(>в, A,!I. Вулк>к, В.М. Котов, Г. Н. !(1кер!(ин и К.Т.Мур.>нбулнтов (53) 535.8(088.8) (56) Григ >рьипц В.В, и др. 0лномодовы» rr(>JIokofrfrhr(светов(лы, Радиотехника, т. 37, Р 2, 1982, с. 23-26..

Авторское свидетель(т! о ССГР

Н 1486972, кл. (02 F 1/03, 1985,,54) !(ОЛУЛЯТОР ОНТИЧГСКОГО ИЗПЬЧЕНИЯ (57) И:><>6pc T(.HIpe нрепназначено для исиоль:>Он IHIIH в си:.темах нерепачи Изобретение относится к оптике, в частности к устройству для модуляции оптического излучения, распространяющегося в волоконно-оптическом световоде, Изобретение может быть использовано в волоконно-оптическом световоде. Изобретение может быть использовано в системах передачи информации по волоконно-оптическим каналам для высокочастотной модуляции света, На фиг.l и 2 показаны два варианта реализации устройства, устройство состоит из внешнего проводника 1 и внутреннего проводника 2. Двулучепреломляюший световод

3 намотан на внутренний проводник

» SU „, 1542282 (ьчф р><н!(ии Ilo волокоьп!(Оптиче<..ким

r<3rr;I!r(r r f;!rr1 высокочаст<>тн< и мопуляг > H H (. в е т а . Пе л ь и з <> 6 р с т е н и я — c f I H>f(eпие yrr pa»!!Irk «ей > л и!и>(> для ТЕМ типа колебапl!>» !! 1 в! Yтренний прОПОпник кОтоpoH и;!мот IH и виде спирали виток х витку двулучепре!!Омля>(>!Хий во rof(nfIHIIH светов(>л с плш!(>й биений I S» удовлетвоprIk>rrr(й ус!!Они>(> 1. = " ./ f., ле f — час: Ота <;ВЧ-си! нал,l, !>, — групповая скорость cr<(Tf1 в волоке!гном с! етоводе.

K(>;rk(.нальная линия может 6hrTh выпол>!< H и ниле СВЧ-резонатора. Достоинст(Ом устройства явля< тся возможность

М

r<>JI > 1 HI!HI! CBPTiI Нс! ВЫСОК(>й ЧсЗСТОт(1 прп достаточно низкой у!!р(!в!!яю(пе!! мощгг»(ти. 2 и.(! °

С:

2 виток к нитку, его конец 4 является входным, конец 5 — выходным.

Двухпроводная линия 6 является электрическим входом модулятора, На противоположном конце коаксиальной линии подключена согласованная нагрузка 7. В другом варианте модулятора (фиг.2) коаксиальная линия l>ffполнена в виде резонатора 8 с замкнутыми торцами и элементом возбуждения резонатора 9. Принцип араб< ты устройства может быть пояснен слелуюним образом.

Если световод расположен под углом с>, к направлению СВЧ-волны, для nocToRHHbtx распространения /b, и р можно записать!

542282 р, q сов 4 (1 - — -"-), V сьц гр где q - волновой вектор СВЧ-волны, V „ и 7 - фазовая скорость СВЧ волны и групповая скорость света соответственно, или, с учетои того, 2 Е что V п„ - —, получим: ,„в

2п Е

"б „cosl 1

/ ф /- Ф "-%

V Р для случая, когда И чательно получим

211 Е

11 и 15

2ю

Из того что L - -» -oNGH р, р, чательно запишем:

Я

Чг (1) 20

Е

Легко видеть, что и случае использования коаксиальной линии и плотной намотки (виток к витку) ветовода 3 на центральный проводник

2 иагнитные силовые линии направляются вдоль световода„ а угол o(блио зок к 90, что определяет применимость выражения (!). Все сказанное имеет место при возбуждении н коак30 сиальной линии основного типа. колебаний — TEM, Устройство работает следующим образом. При подаче на электрический вход коаксиальной линии СВЧ-сигнала с частотой Е н ней возбуждается основ-. > ной тип колебаний ТЕИ. Оптическое излучение, нозбужд-мое н одномодовом режиме и распространяющееся по снетоводу 3, взаимодействует с магнитной компонентой СВЧ-волны, н результате чего в светоноде 3 возбуждается вторая собственная мода оптического излучения. При этом возбужденная в процессе взаимодействия оптическая мода с одной стороны имеет ориента4.$ цию вектора поляризации, повернутую на 90 относительно первоначальной н с другой, ее частота сдвинута на частоту СВЧ-волны. В устройстне .на

Фиг.1 реализуется бегущий режим l

СВЧ-волны, при этом н некоторои диапазоне возможна перестройка частоты

СВЧ-волны. В устройстве на Фиг.2 реализуется режим стоячей СВЧ-волны, при этом мощность СВЧ-волны н g pcs 5 где Я вЂ” добротность резонатора, вьш е вводимой мощности. Однако в этом случае полоса частоты ДЕ,:в которой возможно взаимодействие, сущестнейно уже и определяется из соотношения: ! Е

М

Ч

ЭФфективность взаимодействия описывается ныражением:

Х1 . s rHL

%" 7 вЕп (2)

-о где I,„ Х„ — интенсивности света, нводимого н волокно и появившегося в процессе изаимодействия соответственно, 1." постоянная Верде материнла волоконного световода, численно равная для S!.0 5,8 ° 10 рад эрст.см.

Н - напряженность магнитной компоненты СВЧ-волны, L - длина снетонода.

Из (2) видно, что эФФективность пропорциональна интенсинности СВЧ-волны.

В устройстве достигается меньшая площадь нолноведущего сечения, следовательно, во столько же раз повышается интенсивность СВЧ-волны. Помимо снижения управляющей мощности данное устройство имеет меньшие габаритные размеры и более простую технологию изготовления.

В качестве примера рассмотрим параметры устройства н услониях: частота СВЧ-волны 1 ГГц, длина световода

100 и. Из (2) для эФфектинности

0,5 получим необходимую напряженность поля Н = 18 эрст. или Н

1432 ††. Иощность СВЧ-волны для

И прямоугольного нолнонопа и моды типа

Н(g Ф а Ь 11.!! Г Л где а и Ь вЂ” размеры длинной и короткой стенок нолнонода соответственно, Й - волновое сопротивление вакуума„

Н вЂ” напряженность магнитной компоненты поля, Л- длина СВЧ-волны, Учитывая, что Л= 30 си, размеры стенок. а = 21 см и b= 1 си, получаем необхо димое значение P = 5 10 Вт. Для коаксиа.льной линии связь мощности с параметрами линии

P=1184Hr1п-—

1 где r R диаметры внутреннего и внешнего проводников коаксиальной ли-. нии соответственно, Для того же значения напряженность магнитного полн

Р— 7.10 Вт.

Таким образом, как показывает расчет, для панного примера снижение

1542?8? управляющей мощности достигает величин>.> порядка 70 раз, Жиг.

=-=О

Зи. 2

Составитель Л.Архонтов

Техред A. Кравчук Корректор М.Кучерявая Редактор БА>едотов

Заказ 2823 Тираж 283 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открь>тиям при ГКНТ

ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/S

Производственно-издательский комбинат ..Патент, r.ужгород, ул. р

ll »Э л. Гага ина 101 формул а изобретения

Модулятор оптического излучения, содержащий двулучепреломляющий волоконньв> световод, р»сположеннь>й в

СВЧ-волноводе, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью снижения управляющей мощности СВЧ-сигнала, п >японец»»н»>неп» вил» вояк гll;>»> н.>й липин лля П 11 типа колебаний, н волоконнмй с»ет<>в<>д намотнн в»иле спирали ниток к нитку на внутренний преп >лнпк линии и вьп>олнен из нолокна с длиной биений 1. > уловлетворяю«У„х щей уел»»>>>»> 1. = -- - где f — ча-—

° с тота СВЧ-с>и палов, V, — групповая скорость света в волоконном световоле.