Техника - молодёжи 1987-06, страница 11

Отметим еще одну особенность полупроводниковых лазеров: все они хорошо работают в импульсном режиме; для некоторых из них импульсный режим вообще является единственно возможным. При этом обеспечивается до 10 млрд. включений в секунду (у светодиодов в 10—100 раз меньше). Впрочем, и этого быстродействия вполне достаточно для использования и ин-жекционных лазеров, и светодиодов в цифровых системах связи, где любой вид сообщения, как известно, кодируется последовательностью электрических импульсов.

Трудно представить более гармоничный «дуэт», чем сочетание цифровых методов обработки информации с последующей передачей ее по оптическим линиям связи. Дело в том, что, например, один цифровой телефонный канал занимает на частотной полосе почти столько же «места», сколько 20 аналоговых (см. «ТМ» № 8 за 1985 г.). Позволить себе подобную роскошь можно лишь в том случае, если линия работает на достаточно высоких частотах (скажем, в дециметровом диапазоне). А это, как уже говорилось, сопряжено с определенными трудностями. В оптическом же диапазоне ограничения снимаются. Достоинства цифровых и оптических методов передачи информации, дополняя друг друга, позволяют создавать системы связи с очень широкими возможностями. Например, по волоконно-оптическому кабелю толщиной с карандаш можно передавать сигналы цифрового телевидения высокой четкости, трансляция которых на дальние расстояния по коаксиальным кабелям вообще не эффективна.

В волоконно-оптических линиях связи (BOJIC) используются те же принципы многоканальной связи, что и в обычных кабельных системах: либо частотный метод разделения каналов (когда каждое сообщение передается на своей так называемой собственной частоте и на приемном конце выделяется фильтрами) или временной, когда сообщения передаются поочередно на одной частоте (см. рис.). Во всех случаях электрический сигнал, создаваемый частотным или временным методами, сначала управляет излучением источника света, затем световые импульсы передаются по волоконно-оптическому кабелю, и, наконец, на приемной стороне они попадают на фотодиод, где вновь преобразуются в электрический сигнал,

который далее обрабатывается обычным способом. Тот факт, что оптические линии относительно просто комбинируются с обычными (достаточно иметь лишь преобразователи «сигнал — свет» и «свет — сигнал»), имеет важнейшее значение для их широкого внедрения.

Сегодня, беседуя со сзоими знакомыми по телефону, ленинградцы, живущие в районе Шувалово — Озерки или в кварталах новоселов севернее Мичуринского ручья, даже и не догадываются, что на одном из участков городской телефонной сети их разговоры передаются не по обычному электрическому кабелю, а по волоконно-оптической линии связи, которая соединяет две АТС. Аналогичные линии действуют в Москве, Горьком, Зеленограде и других местах. Скоро они появятся и в Подмосковье. А всего в текущей пятилетке вступят в строй тысячи километров волоконно-оптических линий для внутригородской и междугородной связи, в том числе намечается проложить большое число волоконно-оптических линий между АТС Москвы и в ряде других городов.

Изготовление компонентов для ВОЛС — а к ним относятся оптические разъемы, разветвители и другие узлы, без которых не может обойтись ни одна кабельная линия,— характерный пример современной наукоемкой технологии. Но поскольку изделия очень малы и допуски на отклонения размеров от нормы соизмеримы с длиной световой волны, их изготовление могут вести только автоматы под контролем ЭВМ.

Но как в волокоцно-оптических кабелях обеспечить очень точное сочленение микроскопически малых элементов оптики и электроники, если, например, при перекосе стыкуемых поверхностей всего на 0,1 мкм изделие бракуется? Пока приходится окончательную доводку таких поверхностей выполнять вручную, под сильным микроскопом, что, естественно, неудобно.

А нельзя ли электронно-оптические узлы изготавливать по единой технологии, подобной, скажем, той, которая используется сегодня при производстве интегральных микросхем? Так возникло новое направление — интегральная оптика.

По сравнению с микроэлектроникой в интегральной оптике все необычно. Вместо проводников, по которым передаются электрические сигналы, здесь используются тон

чайшие пленочные световоды толщиною не более микрона. Благодаря тому что показатель преломления световедущей пленки выше, чем у ее защитного слоя, уже при достаточно малых углах падения световой волны в световоде возникает явление полного внутреннего отражения. Любопытная деталь: под действием внешних электрических и магнитных полей, а также звуковых волн в пленочном световоде наблюдаются изменения показателя преломления среды. В интегральной оптике с помощью акустооптическо-го эффекта можно управлять световым излучением. Еще раз подчеркнем, что благодаря использованию единой технологии качество «плоских» электронно-оптических модулей значительно выше, чем обычных «объемных». И это несмотря на то, что требуемая точность их изготовления гораздо выше, чем больших и даже сверхбольших интегральных микросхем. Она достигается благодаря применению принципиально новых технологий: молекулярно-лучевой, рентгенолитографии.

Внедрение электронно-оптических модулей, легко стыкуемых с другими элементами световодных систем, открывает много новых возможностей для развития новых систем связи. Информация, закодированная в виде световых импульсов, может обрабатываться в акустооп-тическом процессоре, минуя стадию превращения в электрический сигнал. Недалеко то время, когда появятся акустооптические компьютеры, быстродействием в миллиард и более операций в секунду. Чтобы каналы связи в таких ЭВМ обладали соответствующей пропускной способностью, трансляция сигналов между отдельными блоками также должна осуществляться с помощью световодов. Таким образом, перспективы вычислительной техники — в союзе быстродействующей микроэлектроники и световод-ной связи.

...Как-то в одном из своих выступлений известный специалист в области волоконной оптики лауреат Государственной премии СССР, профессор М. Жаботинский отметил, что недалеко то время, когда из всех видов связи сохранится только два: радио — если один из корреспондентов движется и волоконно-оптическая — во всех остальных случаях. И пожалуй, сегодня не найдется специалиста, который рискнул бы опровергнуть это утверждение.

9