СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ЧАСТИ СИГНАЛА С МАКСИМАЛЬНЫМ ЗНАЧЕНИЕМ ИНТЕНСИВНОСТИ
ISOLATION OF SIGNAL WITH MAXIMUM INTENSITY

Изобретение относится к области оптической локации и лазерной техники.
Известен способ выделения части сигнала с максимальным значением интенсивности, который состоит в следующем. Фотодиод принимает оптический сигнал и переводит его в электрический, который регистрируется электронной аппаратурой за малые последовательно следующие друг за другом интервалы времени. Аппаратура интегрирует сигнал по каждому интервалу времени, причем длительность этого интервала определяется предельно малым временем срабатывания (разрешения) аппаратуры, т.е. быстродействием электронной аппаратуры. Сравнивая элементы массива значений мощности сигнала за различные интервалы, находят интервал, соответствующий максимуму принимаемого сигнала, и соответствующее ему значение максимальной мощности сигнала.
Недостатком этого способа является его относительная медленность, обусловленная принципиальным ограничением быстродействия электрических схем, устройств и элементов.
Известны используемые в лазерных системах внутрирезонаторные и внерезонаторные электрооптические способы выделения или вырезания максимального моноимпульса, или части моноимпульса [1]. В них в определенный момент на электрооптический модулятор подается специально сформированный электрический импульс. Недостатком этих способов также является их относительная медленность: формируемые на выходе оптические импульсы имеют длительность 0.5-10 нс [1].
Целями заявленного изобретения являются формирование сверхкоротких импульсов и повышение точности оптической локации [2].
Технический результат, достигаемый в заявленном изобретении, заключается в том, что впервые задача выделения части сигнала с максимальным значением интенсивности решена оптическими средствами.
Другой технический результат, достигаемый в заявленном изобретении, заключается в резком уменьшении (на 4 порядка) длительности выделяемой части сигнала с максимальным значением интенсивности. На основе этого изобретения можно быстро определить (найти) максимальное значение интенсивности принимаемого оптического (электромагнитного) излучения и соответствующий ему момент времени. Это важно для локации.
Указанные технические результаты достигаются в способе выделения части сигнала с максимальным значением интенсивности, включающем использование целого числа (n) пар туннельно-связанных нелинейно-оптических волноводов (ТСНОВ), «0» и «1», на длине каждых ТСНОВ укладывается нечетное или четное число перекачек мощности излучения при малых входных интенсивностях, когда влиянием оптической нелинейности на процесс перекачки мощности можно пренебречь, при этом вводят сигнал, как с малыми, так и с большими значениями интенсивности, влияющими вследствие нелинейности на процесс перекачки, в нулевой волновод ТСНОВ, и излучение с выхода соответственно нулевого или первого волновода ТСНОВ подают в нулевой волновод следующей пары ТСНОВ, причем параметры всех ТСНОВ и диапазон интенсивности входного сигнала на входе нулевого волновода каждых ТСНОВ подобраны так, что сигнал с большим значением интенсивности выходит соответственно из нулевого волновода, при нечетном числе перекачек для малых входных интенсивностей на длине этих ТСНОВ, или из первого волновода этих ТСНОВ, при четном числе перекачек для малых входных интенсивностей на длине этих ТСНОВ.
В частном случае, используют две пары ТСНОВ, при этом вводят сигнал в нулевой волновод первой пары ТСНОВ, и излучение с выхода соответственно нулевого или первого волновода первой пары ТСНОВ подают в нулевой волновод второй пары ТСНОВ, причем параметры всех ТСНОВ и диапазон интенсивности входного сигнала на входе нулевого волновода обеих пар ТСНОВ подобраны так, что сигнал с большим значением интенсивности выходит соответственно из нулевого волновода, при нечетном числе перекачек для малых входных интенсивностей на длине этих ТСНОВ, или из первого волновода этих ТСНОВ, при четном числе перекачек для малых входных интенсивностей на длине этих ТСНОВ.
Обычно ТСНОВ обладают кубичной и/или квадратичной нелинейностью.
Как правило, на длине ТСНОВ при малых входных интенсивностях укладывается одна или две перекачки мощности излучения.
При наличии оптических потерь коэффициент туннельной связи уменьшается, а длина туннельной связи увеличивается при переходе к последующим ТСНОВ. Причем коэффициент связи в последующих ТСНОВ пропорционален доле мощности сигнала, передаваемой от предыдущих ТСНОВ к последующим.
Обычно ТСНОВ являются идентичными.
Если входной сигнал - слабый, то перед подачей в указанную последовательность ТСНОВ исследуемый сигнал подается на вход оптического транзистора на основе нелинейной системы с однонаправленными распределенно-связанными волнами [3-9].
Как правило, этот оптический транзистор выполнен на основе пары ТСНОВ, при этом на вход одного («нулевого») или другого («первого») волновода этого оптического транзистора подается оптическое излучение накачки от лазера, причем максимальное значение интенсивности этого излучения накачки выше пороговой интенсивности, при которой коэффициент дифференциального усиления сигнала превышает единицу. Обычно значение интенсивности входного излучения накачки постоянно. Обычно волноводы в этих ТСНОВ являются идентичными. При этом, как правило, интенсивность накачки близка к критической интенсивности самопереключения для этой пары ТСНОВ, вблизи которой достигается максимальное дифференциальное усиление сигнала. Обычно несущая частота оптического излучения накачки отлична от несущей частоты сигнала.
В другом частном случае оптический транзистор выполнен на основе нелинейной системы с однонаправленными распределенно-связанными волнами различных поляризаций.
Данный способ основан на открытом нами явлении самопереключения света в туннельно-связанных нелинейно-оптических волноводах [3-9] и иллюстрируется Фигурами 1-6. На Фиг.1 показаны кривые самопереключения [3-8]. По оси абсцисс отложена нормированная интенсивность на входе нулевого волновода, по оси ординат - коэффициент передачи мощности нулевым волноводом. Вертикальный пунктир на Фиг.1б и левый вертикальный на Фиг.1а соответствуют пороговой интенсивности, при превышении которой дифференциальный коэффициент усиления больше единицы. Точке М на кривой самопереключения (Фиг.1) соответствует критическая интенсивность, вблизи которой достигается максимальное дифференциальное усиление сигнала. На Фиг.2 показаны схемы устройств для осуществления способа. На фигурах 3а, 4а, 5а, 6а показаны временные профили входных сигналов, максимум которых нужно найти или выделить. На других фигурах 3-6 показаны временные профили сигналов на выходе первых (б), вторых (в) и третьих (г) ТСНОВ.
Фигурам 3-6 соответствуют определенные максимумы нормированной интенсивности на входе и выходе каждой пары ТСНОВ.
0,MAX
<mrow><msubsup><mi>J</mi><mrow><mn>0</mn><mi>l</mi><mo>,</mo><mi>M</mi><mi>A</mi><mi>X</mi></mrow><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mn>1</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow></msubsup><mo>=</mo><mi>M</mi><mn>1</mn><mo>=</mo><mn>0.90</mn></mrow>
<mrow><msubsup><mi>J</mi><mrow><mn>0</mn><mi>l</mi><mo>,</mo><mi>M</mi><mi>A</mi><mi>X</mi></mrow><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mn>2</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow></msubsup><mo>=</mo><mi>M</mi><mn>2</mn><mo>=</mo><mn>0.88</mn></mrow>
<mrow><msubsup><mi>J</mi><mrow><mn>0</mn><mi>l</mi><mo>,</mo><mi>M</mi><mi>A</mi><mi>X</mi></mrow><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mn>3</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow></msubsup><mo>=</mo><mi>M</mi><mn>3</mn><mo>=</mo><mn>0.806</mn></mrow>
Для Фиг.3 максимум нормированной интенсивности исходного сигнала на входе нулевого волновода первой пары ТСНОВ равен R=М0=1.1 (Фиг.3а). Для этой же Фиг.3 на выходе ТСНОВ максимумы нормированной интенсивности имеют следующие значения. Максимум нормированной интенсивности на выходе нулевого волновода первой пары
(Фиг.3б). Максимум нормированной интенсивности на выходе нулевого волновода второй пары
(Фиг.3в). Максимум нормированной интенсивности на выходе нулевого волновода третьей пары
(Фиг.3г). При малых входных мощностях на длине первой пары ТСНОВ укладывается одна перекачка энергии: L1=π, а на длине второй и третьей пары ТСНОВ укладывается 3 перекачки энергии: L2=L3=3π. Здесь и ниже для обозначения нормированных интенсивностей частично использованы обозначения [3-8].
0,MAX
<mrow><msubsup><mi>J</mi><mrow><mn>1</mn><mi>l</mi><mo>,</mo><mi>M</mi><mi>A</mi><mi>X</mi></mrow><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mn>1</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow></msubsup><mo>=</mo><mi>M</mi><mn>1</mn><mo>=</mo><mn>0.985</mn></mrow>
<mrow><msubsup><mi>J</mi><mrow><mn>0</mn><mi>l</mi><mo>,</mo><mi>M</mi><mi>A</mi><mi>X</mi></mrow><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mn>2</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow></msubsup><mo>=</mo><mi>M</mi><mn>2</mn><mo>=</mo><mn>0.628</mn></mrow>
<mrow><msubsup><mi>J</mi><mrow><mn>0</mn><mi>l</mi><mo>,</mo><mi>M</mi><mi>A</mi><mi>X</mi></mrow><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mn>3</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow></msubsup><mo>=</mo><mi>M</mi><mn>3</mn><mo>=</mo><mn>0.274</mn></mrow>
Для Фиг.4 максимум нормированной интенсивности исходного сигнала на входе нулевого волноводы первой пары ТСНОВ равен R=М0=0.985 (Фиг.4а). Для этой же Фиг.4 на выходе ТСНОВ максимумы нормированной интенсивности имеют следующие значения. Максимум нормированной интенсивности на выходе первого волновода первой пары
(Фиг.4б). Максимум нормированной интенсивности на выходе нулевого волновода второй пары
(Фиг.4в). Максимум нормированной интенсивности на выходе нулевого волновода третьей пары
(Фиг.4г). При малых входных мощностях на длине первой пары ТСНОВ укладывается две перекачки энергии: L1=2π, на длине второй пары ТСНОВ укладываются три перекачки: L2=3π и на длине третьей пары ТСНОВ укладываются 7 перекачек энергии: L3=7π.
0,MAX
<mrow><msubsup><mi>J</mi><mrow><mn>1</mn><mi>l</mi><mo>,</mo><mi>M</mi><mi>A</mi><mi>X</mi></mrow><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mn>1</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow></msubsup><mo>=</mo><mi>M</mi><mn>1</mn><mo>=</mo><mn>0.985</mn></mrow>
<mrow><msubsup><mi>J</mi><mrow><mn>1</mn><mi>l</mi><mo>,</mo><mi>M</mi><mi>A</mi><mi>X</mi></mrow><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mn>2</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow></msubsup><mo>=</mo><mi>M</mi><mn>2</mn><mo>=</mo><mn>0.985</mn></mrow>
<mrow><msubsup><mi>J</mi><mrow><mn>1</mn><mi>l</mi><mo>,</mo><mi>M</mi><mi>A</mi><mi>X</mi></mrow><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mn>3</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow></msubsup><mo>=</mo><mi>M</mi><mn>3</mn><mo>=</mo><mn>0.985</mn></mrow>
Для Фиг.5 максимум нормированной интенсивности исходного сигнала на входе нулевого волноводы первой пары ТСНОВ равен R=М0=0.985 (Фиг.5а). Для этой же Фиг.5 на выходе ТСНОВ максимумы нормированной интенсивности имеют следующие значения. Максимум нормированной интенсивности на выходе первого волновода первой пары
(Фиг.5б). Максимум нормированной интенсивности на выходе первого волновода второй пары
(Фиг.5в). Максимум нормированной интенсивности на выходе первого волновода третьей пары
(Фиг.5 г). При малых входных мощностях на длине первой, второй и третьей пары ТСНОВ укладывается две перекачки энергии: L1=L2=L3=2π.
0,MAX
32
21
<mrow><msubsup><mi>J</mi><mrow><mn>1</mn><mi>l</mi><mo>,</mo><mi>M</mi><mi>A</mi><mi>X</mi></mrow><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mn>1</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow></msubsup><mo>=</mo><mi>M</mi><mn>1</mn><mo>=</mo><mn>0.985</mn></mrow>
<mrow><msubsup><mi>J</mi><mrow><mn>1</mn><mi>l</mi><mo>,</mo><mi>M</mi><mi>A</mi><mi>X</mi></mrow><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mn>2</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow></msubsup><mo>=</mo><mi>M</mi><mn>2</mn><mo>=</mo><mn>0.492</mn></mrow>
<mrow><msubsup><mi>J</mi><mrow><mn>1</mn><mi>l</mi><mo>,</mo><mi>M</mi><mi>A</mi><mi>X</mi></mrow><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mn>3</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow></msubsup><mo>=</mo><mi>M</mi><mn>3</mn><mo>=</mo><mn>0.246</mn></mrow>
Для Фиг.6 максимум нормированной интенсивности исходного сигнала на входе нулевого волноводы первой пары ТСНОВ равен R=М0=0.985 (Фиг.6а). Фиг.6 построена с учетом потерь энергии при ее передачи от первых ТСНОВ ко вторым ТСНОВ и от вторых ТСНОВ к третьим ТСНОВ. Коэффициент передачи энергии составляет σ=σ=σ=0.5. Для Фиг.6 на выходе ТСНОВ максимумы нормированной интенсивности имеют следующие значения. Максимум нормированной интенсивности на выходе первого волновода первой пары
(Фиг.6б). Максимум нормированной интенсивности на выходе первого волновода второй пары
(Фиг.6в). Максимум нормированной интенсивности на выходе первого волновода третьей пары
(Фиг.6г). При малых входных мощностях на длине первой, второй и третьей пары ТСНОВ укладывается две перекачки энергии: L1=L2=L3=2π.
Для Фиг.3-6 «огибающая» пачки импульсов имеет следующий («колоколообразный») вид:
00
max
max
2
I=I/ch[(t-t)/τ]
На фигурах 3-6 показаны дискретные сигналы, но предложенный способ применим и для непрерывных сигналов.
В качестве ТСНОВ в данном способе иногда удобно использовать ТСНОВ с переменным расстоянием между волноводами, в которых расстояние между волноводами вначале уменьшается до некоторой минимальной величины, а затем увеличивается. Соответственно коэффициент туннельной связи в них вначале увеличивается от нуля до максимальной величины, а затем уменьшается до нуля. Т.е. коэффициент туннельной связи изменяется по длине по колоколообразному закону. В таких ТСНОВ, как показано нами [8], может происходить эффективное и полное самопереключения оптического излучения.
Для осуществления предложенного способа ТСНОВ могут обладать как кубичной оптической нелинейностью [3-8], так и квадратичной оптической нелинейностью [9].
Примеры осуществления изобретения
00
0
0
00
0M
0M
00
<mrow><msub><mi>I</mi><mrow><mn>0</mn><mi>M</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mn>4</mn><mi>K</mi><mo>/</mo><mrow><mo>|</mo><mi>θ</mi><mo>|</mo></mrow><mrow><mo>[</mo><mrow><mn>4</mn><mo>−</mo><mn>7</mn></mrow><mo>]</mo></mrow></mrow>
Пример 1. Соответствует схеме, показанной на Фиг.2а. Сигнал (имеющий вид, показанный на Фиг.3а) подается на вход первой пары ТСНОВ и вводится целиком в нулевой волновод этой пары, причем максимальная вводимая интенсивность I соответствует нормированной интенсивности R=1.1 для этой пары. Здесь и далее R=I/I, где I - критическая интенсивность, причем для идентичных ТСНОВ
, θ - нелинейный коэффициент волновода, I - интенсивность на входе нулевого волновода. Коэффициент туннельной связи подобран так, что нормированная длина ТСНОВ составляет L=π, т.е. на длине первых ТСНОВ укладывается одна линейная перекачка излучения. При этом на выходе нулевого волновода формируется сигнал, показанный на Фиг.3б. Этот сигнал значительно ужат во времени по сравнению с исходным: в нем остаются только импульсы, близкие к максимальному. Периферийная часть исходного сигнала (малая по интенсивности) перебрасывается на выход другого, первого, волновода. И эта часть сигнала как бы уводится из «игры» с помощью первого волновода. Далее, уже «поджатый во времени» сигнал с выходы нулевого волновода (первой пары ТСНОВ) подается на вход нулевого волновода следующей (второй) пары ТСНОВ (Фиг.2а). Параметры этой «второй» пары ТСНОВ подобраны так: L=3π, т.е. на длине вторых ТСНОВ укладывается три линейных перекачки излучения. На выходе нулевого волновода этих вторых ТСНОВ мы получаем еще более поджатый по времени сигнал (Фиг.3в). Остается максимальный импульс и два ближайших к нему импульса, причем интенсивности этих соседних импульсов сильно «зарезаны» по сравнению с этими импульсами в исходном сигнале. Далее, сигнал с выхода нулевого волновода второй пары ТСНОВ подается на вход нулевого волновода третьей пары ТСНОВ (Фиг.2а). Параметры этой «третьей» пары ТСНОВ подобраны так: L=3π, т.е. на длине третьих ТСНОВ укладывается три линейных перекачки излучения. И вот на выходе нулевого волновода этих третьих ТСНОВ выделяется только максимальный импульс (Фиг.3г), т.е. тот импульс, который соответствует максимальному значению исходного сигнала. Таким образом, поставленная задача решена: выделен максимум исходного сигнала и, значит, определен момент достижения максимума исходного сигнала.
0
Пример 2. Соответствует схеме, показанной на Фиг.2б. Излучение (имеющее вид, показанный на Фиг.4а) подается на вход первой пары ТСНОВ и вводится целиком в нулевой волновод этой пары, причем максимальная вводимая интенсивность соответствует нормированной интенсивности R=0.985 для этой пары. Коэффициент туннельной связи подобран так, что нормированная длина ТСНОВ составляет L=2π, т.е. на длине первых ТСНОВ укладываются две линейные перекачки излучения. В результате часть сигнала, вблизи его максимума почти полностью перебрасывается на выход первого волновода. Далее, выделенный сигнал с этого «первого» волновода подается на вход следующей пары ТСНОВ. Причем, он подается на вход нулевого волновода этой пары. Т.е. тот волновод, который для первой пары ТСНОВ был «первым», для следующей пары ТСНОВ становится «нулевым». Это легко осуществить. Для этого к продолжению волновода, который был для первой пары «первым», на некотором небольшом расстоянии от выхода из первых ТСНОВ подводится новый волновод, образующий с этим волноводом новую (вторую) пару ТСНОВ. Для вторых ТСНОВ этот новый волновод играет роль «первого» волновода и отбирает и «выводит из игры» ненужную часть сигнала. Для этого длина и коэффициент связи вторых ТСНОВ подобраны так, что L=π. На выходе нулевого волновода этих вторых ТСНОВ мы получаем еще более поджатый по времени сигнал (Фиг.4в). Остается максимальный импульс и два ближайших к нему импульса, причем интенсивности этих соседних импульсов сильно уменьшены («зарезаны») по сравнению с этими импульсами в исходном сигнале. И, наконец, чтобы окончательно выделить максимальный сигнал, отделив его от двух соседних импульсов, мы подаем сигнал с выхода нулевого волновода вторых ТСНОВ на вход нулевого волновода третьих ТСНОВ. Длина и коэффициент связи вторых ТСНОВ подобраны так, что L=7π. В результате на выходе нулевого волновода третьих ТСНОВ выделяется искомый сигнал (Фиг.4г), соответствующий максимуму исходного сигнала.
0
Пример 3. Соответствует схеме, показанной на Фиг.2в. Сигнал, имеющий вид, показанный на Фиг.5а, подается на вход первой пары ТСНОВ и вводится целиком в нулевой волновод этой пары, причем максимальная интенсивность вводимого сигнала соответствует нормированной интенсивности R=0.985 для этой пары. Коэффициент туннельной связи подобран так, что нормированная длина ТСНОВ составляет L=2π, т.е. на длине первых ТСНОВ укладываются две линейные перекачки излучения. В результате часть сигнала, вблизи его максимума почти полностью перебрасывается на выход первого волновода. Далее, выделенный сигнал с этого «первого» волновода подается на вход следующей пары ТСНОВ. Причем, он подается на вход нулевого волновода этой пары. Т.е. тот волновод, который для первой пары ТСНОВ был «первым», для следующей пары ТСНОВ становится «нулевым». Это легко осуществить. Для этого к продолжению волновода, который был для первой пары «первым», на некотором небольшом расстоянии от выхода из первых ТСНОВ подводится новый волновод, образующий с этим волноводом новую (вторую) пару ТСНОВ. Далее начинается отличие от примера 2. Для вторых ТСНОВ этот новый волновод тоже играет роль «первого» волновода, но он не отбирает и «не выводит из игры» ненужную часть сигнала, а, наоборот, выделяет искомый максимальный сигнал (Фиг.5б). Для этого длина и коэффициент связи вторых ТСНОВ подобраны так, что L=2π. На выходе первого волновода этих вторых ТСНОВ мы получаем еще более поджатый по времени сигнал (Фиг.5в). Остается максимальный импульс и два ближайших к нему импульса, причем интенсивности этих соседних импульсов сильно уменьшены по сравнению с этими импульсами в исходном сигнале. И, наконец, чтобы окончательно выделить максимальный сигнал, отделив его от двух соседних импульсов, мы подаем сигнал с выхода первого волновода вторых ТСНОВ на вход нулевого волновода третьих ТСНОВ (Фиг.2в). Длина и коэффициент связи вторых ТСНОВ опять подобраны так, что L=2π. В результате на выходе первого волновода третьих ТСНОВ выделяется искомый сигнал, соответствующий максимуму исходного сигнала (Фиг.5г). Достоинством этого варианта способа является то, что выделенный максимальный сигнал (Фиг.5г) почти равен по величине исходному максимальному сигналу, поступившему на вход первых ТСНОВ (Фиг.5а). Т.е. потерь в интенсивности максимального сигнала почти нет. Но при этом требуется достаточно точно установить определенное соотношение интенсивностей входных сигналов с коэффициентом связи ТСНОВ.
0
21
2
21
1
2
2
1
2
1
21
32
3
32
2
3
2
32
32
21
<mrow><msubsup><mi>I</mi><mrow><mn>00</mn></mrow><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mn>2</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow></msubsup><mo>=</mo><msub><mi>σ</mi><mrow><mn>21</mn></mrow></msub><msub><mi>I</mi><mrow><mn>1</mn><mi>l</mi></mrow></msub></mrow>
<mrow><msubsup><mi>I</mi><mrow><mn>00</mn></mrow><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mn>3</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow></msubsup><mo>=</mo><msub><mi>σ</mi><mrow><mn>32</mn></mrow></msub><msubsup><mi>I</mi><mrow><mn>1</mn><mi>l</mi></mrow><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mn>2</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow></msubsup></mrow>
<mrow><msubsup><mi>I</mi><mrow><mn>1</mn><mi>l</mi></mrow><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mn>3</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow></msubsup><mo>=</mo><msub><mi>σ</mi><mrow><mn>32</mn></mrow></msub><msub><mi>σ</mi><mrow><mn>21</mn></mrow></msub><msub><mi>I</mi><mrow><mn>00</mn></mrow></msub></mrow>
Пример 4. Соответствует схеме, показанной на Фиг.2в. На стыках волноводов, да и в самих волноводах, неизбежны потери мощности излучения. Современные технологии позволяют свести потери к минимуму, но все же полностью устранить их не удается. Приводимый пример показывает, что данный способ работает и в условиях потерь, причем даже в условиях больших потерь. Пусть, как и в предыдущем примере, излучение (имеющее вид, показанный на Фиг.6а) подается на вход первой пары ТСНОВ и вводится целиком в нулевой волновод этой пары (Фиг.2в.), причем максимальная вводимая интенсивность соответствует нормированной интенсивности R=0.985 для этой пары. Коэффициент туннельной связи и длина ТСНОВ подобраны так, что нормированная длина ТСНОВ составляет L=2π, т.е. на длине первых ТСНОВ укладывается две линейных перекачки излучения. В результате часть сигнала, вблизи его максимума, почти полностью перебрасывается на выход первого волновода (Фиг.6б). Пусть, как и в предыдущем примере, излучение с выхода первого волновода первых ТСНОВ подается на вход нулевого волновода вторых ТСНОВ. Но теперь между первыми ТСНОВ и вторыми ТСНОВ существуют потери. Допустим, доля передаваемой мощности составляет σ, т.е.
. Выберем коэффициент связи вторых ТСНОВ меньшим, чем коэффициент связи первых ТСНОВ, а именно K=σK. Т.е. K пропорционален доле передаваемой мощности. Длину вторых ТСНОВ l, выберем большей, чем длина первых ТСНОВ l, причем так: l=l/σ, чтобы нормированная длина связи вторых ТСНОВ по-прежнему была L=2π. Т.е. на длине связи вторых ТСНОВ также укладывается 2 линейных перекачки мощности (несмотря на меньший коэффициент туннельной связи). При выбранных параметрах все введенное во вторые ТСНОВ излучение, соответствующее его максимуму, выходит из первого волновода этих ТСНОВ. С выхода первого волновода вторых ТСНОВ излучение вводится в нулевой волновод третьих ТСНОВ. Допустим, передаваемая доля мощности составляет σ, т.е.
Аналогично, выбирая параметры третьих ТСНОВ: K=σK, l=l/σ, получаем, что искомый максимум излучения полностью выходит из первого волновода третьих ТСНОВ (Фиг.6г). С учетом потерь этот максимум составляет от максимума исходного излучения на входе первых ТСНОВ такую долю:
. Обычно σ=σ=σ.
Аналогично учитываются потери в схемах на Фиг.2а, б и других возможных схемах. Таким образом, удается реализовать данный способ даже в условиях значительных потерь мощности. Это достигается за счет уменьшения коэффициента связи (и увеличения длины связи) последующих ТСНОВ по отношению к предыдущим, и выбора определенного соотношения между этими коэффициентами связи. Чем больше потери, тем меньше коэффициент связи последующих ТСНОВ: коэффициент связи последующих ТСНОВ пропорционален доле пропускаемой (проходящей) мощности и коэффициенту связи предыдущих ТСНОВ. Точнее, коэффициент связи последующих ТСНОВ равен произведению доли пропускаемой (проходящей) мощности и коэффициенту связи предыдущих ТСНОВ.
ЛИТЕРАТУРА
1. Измерение спектрально-частотных и корреляционных параметров и характеристик лазерного излучения. Под редакцией А.Ф. Котюка, Б.М. Степанова. Изд-во Радио и связь, Москва, 1982 г.
2. Лазерные измерительные системы, под ред. Д.П. Лукьянова, М., 1981; В.В. Молебный, Оптико-локационные системы, М., 1981; М.С. Малашин, Р.П. Каменский, Ю.Б. Борисов, Основы проектирования лазерных локационных систем, М., 1983.
3. Майер. "Оптические транзисторы и бистабильные элементы на основе нелинейной передачи света системами с однонаправленными связанными волнами". Квантовая электроника, 1982 г., том 9, №11, с.2296-2302.
4. А.А. Майер А.А. "О самопереключении света в направленном ответвителе". - Квантовая электроника, 1984 г., том 11, №1, с.157-162.
5. Д.Д. Гусовский, Е.М. Дианов, А.А. Майер и др. "Экспериментальное наблюдение самопереключения излучения в туннельно-связанных оптических волноводах". - Препринт ИОФАН № 188, Москва, 1986; Квантовая электроника, 1987 г., том 14, №6, с.1144-1147.
6. А.А. Майер. «Оптическое самопереключение однонаправленных распределенно-связанных волн». УФН, 1995 г., том 165, №9, с.1037-1075.
7. А.А. Майер. «Экспериментальное наблюдение явления самопереключения однонаправленных распределенно-связанных волн» УФН, 1996 г., том 166, №11, с.1171-1196.
8. А.А. Майер. Самопереключение однонаправленных распределенно-связанных волн с переменным коэффициентом связи. ДАН сер. физ., 2009 г., том 428, №6, с.752-755.
9. А.А. Майер. Способ переключения, управления, усиления и модуляции оптических излучений в квадратично-нелинейных туннельно-связанных оптических волноводах (варианты). Патент РФ №2153695. Приоритет 10 Июня 1998. Зарегистрирован в Госреестре 27 Июля 2000 г.