Градиентные оптические элементы

Градиентные оптические элементы [c.119]

Большинство оптических систем строится из изотропных и однородных сред с постоянными в пространстве физическими свойствами (так называемые градиентные линзы [56] в настоя-ш,ей работе не рассматриваются). В пределах однородной среды все световые лучи будут прямыми, направление распространения света изменяется только на границах раздела сред, которые в этом случае и являются оптическими элементами системы, формирующими волновые поверхности. К оптическим системам подобного типа, состоящим из бесконечно тонких элементов, относятся как классические объективы с рефракционными линзами и зеркалами, так и объективы, содержащие помимо этих элементов дифракционные линзы. [c.10]

Таким образом, в тех случаях, когда для описания градиентного многомодового оптического волокна можно использовать дифракционную скалярную теорию, для возбуждения и селекции заданных мод волновода целесообразно использовать дифракционные оптические элементы, методы расчета которых описаны в 6.2,3-6.2.6. [c.455]

Численный метод расчета градиентных оптических волноводов, пригодный для использования в области больших V, заключается в том, что внутри неоднородной сердцевины выделяется область с постоянной диэлектрической проницаемостью [21]. Волновое уравнение (1.2) в этой области и в оболочке имеет вид уравнения Бесселя. Решения его можно представить в явном виде с точностью до постоянных. Значения полей на границах неоднородной области с соседними однородными связаны с помощью матрицы передачи размерностью 4X4. Элементы матрицы определяются в результате численного решения системы уравнений Максвелла методом прогноза и коррекции в неоднородной области сердцевины. Полученная линейная однородная система уравнений относительно постоянных в разложении поля имеет нетривиальное решение лишь тогда, когда ее определитель равен нулю. Равенство нулю определителя дает дисперсионное уравнение, из которого численно определяются постоянные распространения мод. По сравнению с одношаговыми методами удается снизить время счета и повысить точность вычислений. Кроме того, можно рассчитывать ДХ мод в области больших частот, где другие методы дают большую погрешность из-за накопления ошибок в процессе вычислений. Рассмотренный численный метод расчета выгодно отличается от метода, предложенного в работе [52], тем, что нет необходимости предварительно определять точки поворота, разделяющие области колебательного и экспоненциального характера решения. [c.27]

Примером гринов первого типа является сверхпроводящее волокно для систем связи, второго — силовые оптические элементы. В последнем случае традиционные конструктивные параметры дополняются осесимметричным градиентом показателя преломления. Проектирование и исследование оптических систем с градиентными линзами показало, что конструкция систем упрощается (за счет уменьшения числа компонентов). [c.91]

Создание и совершенствование оптических электронных приборов и систем развиваются по пути использования автоматизации на основе средств микроэлектроники и вычислительных машин широкого использования лазерной техники применения перспективной элементной базы (приемников излучения, новых оптических материалов, несферических, дифракционных, градиентных, волоконно-оптических и оптико-акустических элементов, модуляторов на твердых и жидких кристаллах, пленочных поляризаторов и др.) широкого внедрения автоматизированного проектирования и агрегатно-модульной структуры приборов автоматизации сборки и юстировки приборов совершенствования самонастраивающихся систем (адаптивной оптики) разработки и использования прогрессивных технологических процессов. [c.7]

Перспективной элементной базой для оптических систем является градиентная оптика [6]. В градиентных элементах (гринах) используются проз- [c.90]

В 80—90-х гг. О. с. широко применяются для устройств передачи информации (см. Оптическая связь. Волоконная оптика, Интегральная оптика). Элементы таких систем — волоконные световоды, планарные и канальные волноводы, градиентные фокусирующие элементы (селфок, градан) — изготовляются из спец, сортов О. с., В Т. ч. особо прозрачных (см. Оптика неоднородные сред). При этом оптич. элементы формируют не механич. обработкой, а вытягиванием из размягчённого состояния и разл. видами физ.-хим. воздействий твердотельной диффузией, ионным обменом в растворах и расплавах, осаждением из газообразной фазы, градиентной термообработкой и т. д. Отечеств, промышленность производит ОК. 300 марок О. с., что отвечает номенклатуре передовых стран мира. [c.460]

В результате традиционная элементная база оптики — сферические преломляюш,ие и отражающие поверхности — уже не может удовлетворить возросшим и, самое главное, значительно более разнообразным требованиям. Не случайно в последнее время идет усиленный тюиск как в области теории, так и в области технологии изготовления новых, нетрадиционных оптических элементов. Можно выделить три направления этого поиска асферические преломляющие поверхности, линзы с переменным показателем преломления (градиентные линзы) и дифракционные оптические элементы. Ни одно из этих направлений еще не вошло в повседневную практику (асферические поверхности используют, по-видимому, в наибольшей степени) и ни одно из них не способно самостоятельно решить все проблемы, стоящие перед оптическим приборостроением. Требуется совместное развитие и совершенствование всех трех типов нетрадиционных оптических элементов. [c.5]

Излагаются основы компьютерного синтеза дифракционных оптических элементов (ДОЭ) с широкими функциональными возможностями. Обсуждаются методы получения зонированных пластинок со сложным профилем зон. Значительное внимание уделено математическим моделям и методам расчета ДОЭ геометро-оптическому расчёту, итеративным и градиентным алгоритмам, строгому электромагнитному подходу к расчёту ДОЭ. Рассмотрены различные типы ДОЭ фокусаторы, моданы, формирователи лазерных пучков с инвариантными свойствами, многопорядковые дифракционные решетки, аксиконы и многофокусные линзы. Все эти ДОЭ находят применение в задачах фокусировки ла зерного излучения, в лазерных системах с волоконной и интегральной оптикой, а также в задачах оптической обработки информации. Освещены проблемы дискретизации и квантования в дифракционной оптике и особенности применения различных технологий создания фазового микрорельефа. [c.2]

Примером устройства демультиплексора с решеткой является пятиканальный демультиплексор, изображенный на рис. 5.14 [1, 17]. Излучающий ВС и пять приемных объединены в линейку, расположенную в фокальной плоскости объектива (фокусное расстояние — 23,8 мм, диаметр — 14 мм). Излучение из передающего ВС коллимируется объективом, дифрагирует на решетке и снова попадает в объектив, который в зависимости от длины волны фокусирует излучение на тот или другой приемный ВС. Вместо объектива может использоваться фокусирующий (градиентный) стержень или прозрачная среда с оптическим элементом на поверхности. Дифракционную решетку изготовляют анизотропным травлением кристаллической подложки по кристаллическим осям сквозь предварительно нанесенную маску. Решетка имеет несимметричные канавки. Параметры решетки (постоянная решетки Л = 4 мкм, угол 0 = = 6,2°) выбраны так, чтобы ее максимальная дифракционная эффективность достигалась на центральной длине волны Хо = 0,86 мкм рабочего диапазона 0,82— 0,88 мкм. Спектральный интервал между каналами равен 25 нм. Во всем диапазоне дифракционная эффективность составляет величину, не превышающую 90 %, вносимые потери в каналах не превышают 1,4 дБ, переходное затухание — 30 дБ. [c.102]

В схеме, показанной на рис. 8.18, процедура поиска каждого желаемого элемента образа является параллельной, но обработка входного сигнала во времени в целом осуществляется последовательно. Параллельная процедура обработки может выполняться с помощью системы мультиплексирования изображения, включающей матрицу микролинз и матрицу согласованных фильтров. На рис. 8.19 показан пример оптической схемы, основанной на методике согласованной фильтрации. В случае операций с матрицей 3X3 элемента требуется перекодировочная таблица с 512 элементами, а поиск образов, соответствующих 512 элементам, содержащимся в таблице, ведется с помощью 512 различных согласованных фильтров. Для того чтобы реализовать параллельную обработку данных, используются многоканальные системы, обрабатывающие большое число изображений, а параллельная согласованная фильтрация выполняется с помощью матрицы микролинз. Для выполнения многоканальной обработки изображений может быть использована высокоэффективная волоконная рещетка, составленная из монослой-ных оптических волокон [47]. Для реализации параллельной согласованной фильтрации используется матрица микролинз с градиентным распределением показателя преломления [48]. Сзади от матрицы согласованных фильтров расположена перекодировочная двоичная таблица. Функция, выполняемая системой, может быть изменена путем замены оптической маски, соответствующей перекодировочной таблице. Результат наложе- [c.235]

В данном параграфе предположим, что стоимость оптического и электрического ретрансляторов одинакова. В действительности это не так, оптические ретрансляторы в несколько раз дороже, особенно те, которые требуют использования лазера и ЛФД. Однако существует значительная вероятность того, что большая простота и меньшее количество элементов оптического ретранслятора приведут, по существу, не только к уменьшению капиталовложений, но и к повышению их надежности, а также к снижению стоимости обслуживания. Для оценки порядка величины затрат можно принять стоимость двустороннего ретранслятора с пропуск1 ой способностью 2 Мбит/с, равной приблизительно 100. .. 200 дол., а стоимость двустороннего ретранслятора с пропускной способностью 140 Мбит/с — около 5000 дол. Стоимость прокладки многожильного кабетя составляет примерно 0,05 дол. за метр (на 1 пару), а коаксиального кабеля — приблизительно 1 дол. за метр, в зависимости от поперечного сечения. Стоимость самого волокна в составе многоволоконного оптического кабеля может составлять около 1. .. 2 дол. за метр. Волокно, изготовляемое в достаточном количестве с помощью непрерывного технологического процесса, например методом двойного тигля, несомненно дешевле градиентного или одномодового волокна, которые требуют соответственно тщательного и очень точного контроля профиля показателя преломления и диаметра сердцевины. Однако основная часть стоимости кабеля приходится не на стоимость соответственно волокна, а на его изготовление. В результате многоволоконные оптические кабели выгодно использовать в тех случаях, когда нужно обеспечить требуемую информационную пропускную способность. (Было установлено, что при достаточно большом объеме производства, скажем, 10 или 10 километров в год, себестоимость необработанного градиентного и ступенчатого волокна, полученного методом осаждения из газовой фазы, может составлять приблизительно 100 дол. за километр, а необработанное волокно, изготавливаемое методом двойного тигля, могло бы стоить приблизительно 10 дол. за километр. Это показывает, что прогноз может быть оптимистичным.) [c.433]

Успех применения длинноволновых многомодовых оптических систем связи 3 решающей степени зависит от возможности производства градиентных волокон с малыми отклонениями в профиле показателя преломления, минимальной межмодовой дисперсией и умеренной стоимостью. Достоинство такого волокна — реальность создания дешевой, простой и надежной ВОЛС с высокими параметрами при использовании СД в качестве источника излучения и /7-1-п-фотодиода в качестве фотодетектора. Кроме того, многомодовые волокна легче сращивать и соединять между собой и с другими элементами по сравнению с одномодовыми волокнами. Применение лазерных источников излучения может увеличить информационную пропускную способность и достижимую дальность связи, хотя в этом случае становится проблемой модальный шум. Преимущество использования длинноволрювых ЛФД более проблематично. Б настоящее время их недостатками являются высокий темновой ток в лавинной области и высокий коэффициент шума, поэтому на длинных волнах они имеют мало преимуществ по сравнению с /з-г-л-фотодиодами или вообще их не имеют. [c.446]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...