www.mexanik.ru

ВВЕДЕНИЕ

Возрастающие потребности общества в высокопроизводительных и надежных системах обработки и передачи информации обусловили разработку и создание волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) и развитие их элементной базы на основе новейших достижений оптоэлектроники [1—11]. В настоящее время обработка сигналов все чаще происходит непосредственно в канале передачи. Поэтому оптические методы на практике применяются как для непосредственной передачи информации, так и для одновременной ее обработки. Создание оптических интегральных схем (ОИС) имеет первостепенное значение для дальнейшего развития ВОЛС и систем оптической обработки информации.

По аналогии с интегральными схемами микроэлектроники мы будем понимать под ОИС устройство, выполненное на общей подложке (чипе) и осуществляющее операцию (или набор операций) по обработке информационного сигнала (или набора сигналов). Основное отличие ОИС от традиционных интегральных схем микроэлектроники состоит в том, что носителем информации в этом случае является оптическое излучение, распространяющееся в различного типа оптических волноводах, и для обработки информационных сигналов пользуются соответственно оптическими методами на основе различных физических явлений в твердом теле.

В течение ряда лет оптические методы обработки информации применяются для решения различных прикладных задач, в частности для распознавания образов методом согласованной пространственной фильтрации когерентного излучения, для обработки сигналов радиолокационных станций с синтезированной апертурой, для построения оптических логических элементов и т. п. Применение интегральной оптики и ОИС для обработки информации открывает качественно новый этап в развитии оптоэлектроники и становлении ее как отрасли промышленности. Успехи в этой области связаны с тем обстоятельством, что разрабатываемые волноводныеустройства позволяют решать задачи, недоступные традиционной микроэлектронике, и одновременно расширяют ее возможности, но не конкурируют с ней.

В оптических методах обработки информации в волноводном тракте используются как преимущества оптического канала передачи информации (возможность параллельной обработки, высокое помехозащищенность и т. п.), так и достоинства, присущие собственно ОИС (высокую надежность и компактность, малую потребляемую мощность, возможность монолитного интегрального исполнения) [12—21]. За последние годы появилось достаточно много публикаций по вопросам создания элементной базы интегральной оптики и ОИС для обработки информации (теории и технологии оптических волноводов) и применения достижений интегральной оптики в ВОЛС [12—85]. Однако на пути создания реальных ОИС для обработки информации и оптических волноводных процессоров существует еще много нерешенных проблем и трудностей.

Оптические волноводные методы обработки информации, несмотря на достаточно длительный период развития, глубокую теоретическую и экспериментальную проработку физических основ этого направления, успехи в решении отдельных конкретных задач (главным образом, спектрального анализа), в целом все еще находятся в стадии разработки и не получили промышленного воплощения. Основные причины этого—отсутствие универсального материала для ОИС, что не позволяет еще преодолеть их конструктивно-технологическую и приборно-физическую гибридность, а также отсутствие полного набора однотипных волноводных элементов ОИС, взаимосогласованных по параметрам и эксплуатационным характеристикам и пригодных для интеграции на общей подложке.

Несмотря на единичные примеры практического использования устройств интегральной оптики в информационных системах, число специалистов, занимающихся разработкой и применением таких устройств, непрерывно растет, что в значительной степени вызвано большими успехами в области волоконной оптики, полупроводниковых излучателей и фотоприемников.

Однако в настоящее время в литературе не существует исчерпывающих данных по ОИС и устойствам на их основе, в полной мере удовлетворяющих специалистов. Поэтому нужна литература, отражающая современный уровень достижений интегральной оптики и показывающая перспективы развития элементов интегральной оптики и ОИС для информационных систем. Обсуждению методов практической реализации ОИС для систем передачи и обработки информации посвящена данная книга.

Назад, на страницу описания