close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY8016

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 8016
(13) C1
(19)
(46) 2006.04.30
(12)
7
(51) G 02F 1/035,
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
G 02B 26/00
СПОСОБ СОГЛАСОВАНИЯ СКОРОСТЕЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ
ВОЛН ОПТИЧЕСКОГО И РАДИОЧАСТОТНОГО ДИАПАЗОНОВ
(21) Номер заявки: a 20030605
(22) 2003.06.17
(43) 2004.12.30
(71) Заявитель: Государственное научное
учреждение "Институт электроники
Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(72) Авторы: Пилипович Владимир Антонович; Есман Александр Константинович; Гончаренко Игорь Андреевич; Кулешов Владимир Константинович (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное научное учреждение "Институт электроники Национальной академии наук
Беларуси" (BY)
(56) US 6304685 B1, 2001.
RU 2120649 C1, 1998.
US 5991491 A, 1999.
GB 2272979 A, 1994.
BY 8016 C1 2006.04.30
(57)
1. Способ согласования скоростей электромагнитных волн оптического и радиочастотного диапазонов путем снижения эффективной диэлектрической проницаемости в области их взаимодействия, включающий пропускание светового пучка и электромагнитной
волны радиочастотного диапазона в одном направлении через два участка указанной области взаимодействия, выполненных в электрооптической активной среде с диэлектрическим покрытием и размещенных под центральным и первым из внешних электродов
копланарной электродной линии, второй из которых установлен на диэлектрическом покрытии активной среды, и приложение к области взаимодействия напряжения электродов,
разделенных воздушным зазором, отличающийся тем, что поверхность участка области
Фиг. 1
BY 8016 C1 2006.04.30
взаимодействия, расположенного под центральным электродом копланарной линии, делят
вдоль указанного электрода на нечетное количество отрезков, между указанными отрезками с нечетными номерами и центральным электродом размещают нелинейные элементы с заданными размерами вдоль центрального электрода, промежутки тех же размеров
между отрезками с четными номерами и центральным электродом заполняют воздухом,
приложение электрического напряжения производят через указанные нелинейные элементы, при этом первый из внешних электродов копланарной линии размещают непосредственно на другом участке области взаимодействия, а размеры нелинейных элементов по
одной из координат выбирают равными половине их размера вдоль центрального электрода.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нелинейные элементы выполнены в виде
резонансно-туннельных диодов.
Изобретение относится к области интегральной и волоконной оптики и может использоваться при разработке широкополосных электрооптических модуляторов и средств обработки оптических сигналов.
Наиболее близким по технической сущности является способ по устройству [1], заключающийся в снижении эффективной диэлектрической проницаемости в области распространения электромагнитной волны радиочастотного диапазона путем выполнения
управляющих электродов копланарными с преимущественным заполнением пространства
вокруг них воздухом (> 50 %) и создания буферного диэлектрического слоя, который размещается между электродами и обоими участками области взаимодействия, пропускании
светового пучка и электромагнитной волны радиочастотного диапазона в одном направлении через два участка указанной области взаимодействия.
Описанный способ не обеспечивает согласование скоростей электромагнитных волн в
области сверхвысоких частот ввиду того, что дисперсионные свойства диэлектрического
окружения проводников приводят к изменению формы радиосигналов, что снижает эффективность взаимодействия и ограничивает частотные свойства описанного изобретения.
Кроме того, буферный диэлектрический слой уменьшает напряженность электрической
составляющей радиосигнала в области взаимодействия, что увеличивает уровень необходимой мощности СВЧ сигнала. При прочих равных условиях этот фактор также ограничивает частотный диапазон используемых радиосигналов.
Технической задачей, которая позволяет решить предлагаемое изобретение, является
расширение частотного диапазона радиосигналов, в котором эффективно осуществляется
согласование скоростей электромагнитных волн различных диапазонов частот.
Поставленная техническая задача решается тем, что по известному способу согласования скоростей электромагнитных волн оптического и радиочастотного диапазонов, заключающемуся в снижении эффективной диэлектрической проницаемости в области их
взаимодействия, включающему пропускание светового пучка и электромагнитной волны
радиочастотного диапазона в одном направлении через два участка указанной области
взаимодействия, выполненных в электрооптической активной среде с диэлектрическим
покрытием и размещенных под центральным и первым из внешних электродов копланарной электродной линии, второй из которых установлен на диэлектрическом покрытии
активной среды, и приложении к области взаимодействия напряжения электродов, разделенных воздушным зазором, делят поверхность участка области взаимодействия, расположенного под центральным электродом копланарной линии вдоль указанного электрода
на нечетное количество отрезков, между указанными отрезками с нечетными номерами и
центральным электродом размещают нелинейные элементы с заданными размерами вдоль
центрального электрода, промежутки тех же размеров между отрезками с четными номерами и центральным электродом заполняют воздухом, прикладывают электрическое на2
BY 8016 C1 2006.04.30
пряжение через указанные нелинейные элементы, при этом первый из внешних электродов копланарной линии размещают непосредственно на другом участке области взаимодействия, а размеры нелинейных элементов по одной из координат выбирают равными
половине их размера вдоль центрального электрода.
Для эффективного решения поставленной технической задачи нелинейные элементы
выполнены в виде резонансно-туннельных диодов (РТД).
Совокупность всех признаков в предлагаемом способе позволяет расширить частотный диапазон используемых радиосигналов, что достигается за счет изменения дисперсионных свойств среды распространения электромагнитной волны радиочастотного
диапазона, позволяющих стабилизировать ее форму и согласовать ее скорость при взаимодействии со световым пучком. В рассматриваемом изобретении одновременно увеличивается напряженность электрического поля в области взаимодействия.
Сущность способа согласования скоростей электромагнитных волн оптического и радиочастотного диапазонов заключается в том, что снижают эффективную диэлектрическую проницаемость в области их взаимодействия путем пропускания светового пучка и
электромагнитной волны радиочастотного диапазона в одном направлении через два участка указанной области взаимодействия, выполненных в электрооптической активной
среде с диэлектрическим покрытием и размещенных под центральным и первым из внешних электродов копланарной электродной линии, второй из которых установлен на диэлектрическом покрытии активной среды, и приложении к области взаимодействия
напряжения электродов, разделенных воздушным зазором, делении поверхности участка
области взаимодействия, расположенного под центральным электродом копланарной линии вдоль указанного электрода на нечетное количество отрезков, размещении между
указанными отрезками с нечетными номерами и центральным электродом нелинейных
элементов с заданными размерами вдоль центрального электрода, заполнении промежутков тех же размеров между отрезками с четными номерами и центральным электродом
воздухом, приложении электрического напряжения через указанные нелинейные элементы, при этом первый из внешних электродов копланарной линии размещают непосредственно на другом участке области взаимодействия, а размеры нелинейных элементов по
одной из координат выбирают равными половине их размера вдоль центрального электрода.
Для эффективного применения данного способа на сверхвысоких частотах нелинейные элементы выполнены в виде резонансно-туннельных диодов (РТД).
Сущность изобретения поясняется на фиг. 1, где приведена оптическая схема устройства, поясняющая принцип его работы. На фиг. 2 приведены сечения устройства, реализующего предлагаемый способ для варианта выполнения области взаимодействия 1 в виде
дифракционной решетки 2 в электрооптическом материале 3; 4, 5 - электроды копланарной линии, 6 - нелинейные элементы, 7 - воздушные промежутки, 8 - входной и 9, 10 выходные разветвители устройства.
В конкретном исполнении область взаимодействия 1 получена в электрооптическом
материале 3 - ниобате лития - диффузией титана. Дифракционная решетка 2 - это наведенное периодическое изменение показателя преломления, которое появляется в первом
11 участке области взаимодействия 1 при появлении напряжения на центральном электроде 5 копланарной линии 4, 5; нелинейные элементы 6 - это периодически под центральным электродом 5 расположенные РТД с размером по одной из координат, равным Т/2,
где Т- период размещения РТД, площадь контакта которых с областью взаимодействия 1
составляет ~ 4 мкм2. РТД таких размеров, выполненные в материале InAs/AlSb, осциллируют на частотах > 700 ГГц.
Представленная на фиг. 2 конфигурация расположения нелинейных элементов 6 получается травлением из непрерывной полосы InAs/AlSb после напыления золотых электродов 4, 5.
3
BY 8016 C1 2006.04.30
Работает устройство следующим образом. В исходном состоянии световой пучок с
длиной волны λ2 поступает через входной разветвитель 8 в первый 11 и второй 12 участки
области взаимодействия 1. Электромагнитная волна с длиной λ1 радиочастотного диапазона поступает в копланарную линию 4, 5. В первый участок 11 области взаимодействия 1
электрическая составляющая указанной волны поступает через нелинейные элементы 6 и
воздушные конденсаторы 7 по мере распространения волны λ1. Распределенная линейная
емкость конденсаторов 7 снижает эффективную диэлектрическую проницаемость межэлектродного зазора копланарной линии 4, 5 и ее погонную емкость. Ввиду того, что емкость нелинейных элементов 6 больше емкости конденсаторов 7, особенно при нулевом
смещении, то напряженность электрической составляющей волны λ1 под нелинейными
элементами создает дифракционную решетку 2 в виде периодически изменяющегося коэффициента преломления. Наведенная дифракционная решетка 2 в световом пучке λ2 создает два модулирующих эффекта: во-первых, в первом участке 11 области взаимодействия
1 световое излучение с длиной λ2 задерживается на полволны, и на выходе интерферометра Маха-Цендера интенсивность светового пучка I снижается; во-вторых, если наведенная
дифракционная решетка 2 является брэгговской, то отраженный от нее световой пучок появляется на выходе входного разветвителя 9. Выходные сигналы I и I являются инверсными (при получении логических уровней) или противофазными (при модуляции
периодическим сигналом). Соотношение емкостей нелинейных элементов 6 и конденсаторов 7 для заданных: материала электрооптического 3, амплитуды электромагнитной волны радиочастотного диапазона - изменяет дисперсионные свойства копланарной линии
4, 5 таким образом, что спектрально-ограниченные импульсы (солитоны) распространяются в ней без изменения формы. Так как разница скоростей электромагнитных волн λ1 и
λ2 в устройстве скомпенсирована, то в этом случае частотные свойства модулирующего
устройства определяются не длиной области взаимодействия, а параметрами нелинейных
элементов 6. При площади нелинейных элементов 6 ~ 4 мкм2 возможно функционирование описанного устройства вплоть до 700 ГГц. Эта характеристика существенно превышает рабочую частоту прототипа: 40 ГГц.
Источники информации:
1. Патент США 6304685, 2001.
Фиг. 2
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
291 Кб
Теги
by8016, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа