автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.13, диссертация на тему:Оптический переключатель для волоконно-оптических линий связи на основе многослойного диэлектрического селективного зеркала

005002246 На пРавпхРУкописи

КОСТРОВ Сергей Владимирович

ОПТИЧЕСКИЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ ДЛЯ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ ЛИНИЙ СВЯЗИ НА ОСНОВЕ МНОГОСЛОЙНОГО ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СЕЛЕКТИВНОГО ЗЕРКАЛА

Специальность 05.12.13 - Системы, сети и устройства телекоммуникаций

1 7 НОЯ

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Уфа-2011

005002246

Работа выполнена на кафедре телекоммуникационных систем ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный авиационный технический университет»

Научный руководитель:

доктор технических наук, доцент Батманов Валерий Хусаинович, профессор кафедры телекоммуникационных систем УГАТУ

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Бурдин Владимир Александрович, проректор по науке и инновациям ФГБОУ ВПО «Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики», г. Самара

кандидат технических наук,

Тимофеев Александр Леонидович, директор

ОАО «Смартс», г. Уфа

Ведущая организация:

Институт систем обработки изображений РАН, г. Самара

Защита диссертации состоится « 2 » декабря 2011 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д-212.288.07 при Уфимском государственном авиационном техническом университете по адресу: 450000, г. Уфа, ул. К. Маркса, 12.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета

Автореферат разослан «27» октября 2011 года.

Ученый секретарь диссертационного совета д-р. техн. наук, профессор

С. С. Валеев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Средства связи находятся в эволюционном развитии в сторону увеличения пропускной способности каналов связи. В настоящее время ведущие операторы связи внедряют технические новинки, призванные осуществить переход к полностью оптическим сетям (All Optical Networks, AON). Как известно, основными достоинствами полностью оптических сетей связи являются их высокая пропускная способность и высокая защищенность при передаче данных. Основная парадигма полностью оптических сетей - это прозрачность компонентов сети. Это означает, что оптический сигнал передается от одного пограничного устройства сета до другого без промежуточных преобразований в электрическую форму. Поэтому полностью оптическую сеть нельзя построить без коммутации на оптическом уровне. Основным элементом полностью оптической сети является реконфигурируемый оптический мультиплексор ввода-вывода (Reconfigurable optical add-drop multiplexer, ROADM). Это устройство воплощает в себе две основные технологии полностью оптических сетей: спектральное уплотнение (WDM) и коммутацию спектральных каналов (WSS).

К числу устройств обеспечивающих функцию спектрального уплотнения в реконфигурируемых оптических мультиплексорах ввода-вывода, относятся: интегральные фазовые решетки AWG (Arrayed Waveguide Gratings), интерферометры Маха-Цандера, брэгтовские решётки, тонкоплёночные фильтры и т. д. Это устройства с фиксированными характеристиками.

К числу устройств, обеспечивающих функцию коммутации спектральных каналов в ROADM, относятся оптические переключатели: на основе микроэлектромеханических систем (MEMS), на основе полупроводниковых оптических усилителей (SOA), интегральные активно-волноводные, на жидкокристаллических матрицах, на интегральных схемах с набором матриц оптоэлектрошых вентилей. Наиболее быстродействующими среди них являются переключатели с использованием электрооптических эффектов. В перечисленных оптических переключателях не используется оптоэлектронное преобразование сигнала. Посредством оптоэлектронного преобразования сигнала в ROADM осуществляется частотный перенос каналов.

На данный момент актуальным является задача интеграции технологий WDM и WSS в одном элементе с целью упрощения функциональной схемы, увеличения надёжности за счет сокращения числа функциональных элементов, удешевления, снижения вносимого затухания и искажений.

Реконфигурируемый элемент, сочетающий в себе одновременно высокую частотную селективность и возможность переключения, в перспективе открывает дорогу к динамическому реконфигурируемому оптическому мультиплексору ввода/вывода. Узкополосный частотно-селективный переключатель позволит

отказаться от использования блока блокиратора спектральных каналов (WB) одной из основных технологий в RO ADM, представленных сейчас на рынке.

В направлении интеграции технологий WDM и WSS в одном элементе уже ведется научно-исследовательская и инженерно-конструкторская деятельность, достигнуты значительные успехи благодаря применению MEMS в сочетании с устройствами WDM. Интеграция большей степени достигается благодаря включению нелинейных компонентов, с возможностью обратимого изменения какого-либо параметра, непосредственно в структуру устройства спектрального уплотнения. Одним из технологически выгодных устройств спектрального уплотнения, с готовыми планарными решениями является тонкоплёночный фильтр. Основное его преимущество - это компактность продольных размеров и низкое вносимое затухание.

Характеристики реконфитурируемого частотно-селективного переключателя определяются требованиями к нему со стороны ROADM. В общем, они должны быть не хуже характеристик ROADM. Частотно-селективный переключатель должен иметь: максимальные вносимые потери переключения на любой порт 5 дБ, коэффициент направленности -40 дБ, Возвратные потери -35 дБ, стыковка с одномодовым волокном коннектором (например, SC/APC), Переключение в полосе частот одного оптического канала согласно частотному плану ITU-T, т.е. с шириной спектра от 0,78 до 7,88 нм. Требуется осуществлять переключение на скоростях сетей высоких уровней (STM-64, STM-256, 1Gb, 10Gb и выше), длительность информационных импульсов в которых менее 100 пс. Оптический переключатель требует электронной сист емы у правления, подачи мощности, а переключение должно осуществляться без оптоэлектронного преобразования.

Таким образом, разработка высокоскоростного узкополосного полностью оптического переключателя, время переключения которого на порядок ниже длительности передаваемых битов, является актуальной научно-технической задачей.

Объект исследования: оптические компоненты волоконно-оптических линий связи.

Предмет исследования: методы синтеза оптических переключателей на основе многослойных диэлектрических селективных зеркал (МДСЗ).

Цель работы - разработка узкополосного оптического переключателя для динамических реконфигурируемых мультиплексоров ввода-вывода волоконно-оптических линий связи.

Для достижения поставленной цели в работе сформулированы следующие задачи исследования:

1. Разработка математической модели многослойного диэлектрического селективного зеркала.

2. Анализ математической модели многослойного диэлектрического селективного зеркала и проведение вычислительного эксперимента.

3. Разработка алгоритма синтеза многослойного диэлектрического селективного зеркала для оптического переключателя с минимальной протяжённостью.

4. Разработка оптического переключателя для динамических реконфигурируемых мультиплексоров па основе перестраиваемого многослойного диэлектрического селективного зеркала.

Методы исследований

В работе использованы положения теории волновой оптики, дифференциального и интегрального исчисления. Применены методы математического моделирования, имитационпого компьютерного моделирования. Для оценки эффективности предлагаемых моделей использовались результаты численного эксперимента.

На защиту выносится:

1. Математическая модель перестраиваемого многослойного диэлектрического селективного зеркала с рекуррентным счётом коэффициентов отражения, адаптированная для рекуррентной оптимизации.

2. Результаты вычислительного эксперимента, устанавливающие ограничение на коэффициент отражения оптического переключателя на основе многослойного диэлектрического селективного зеркала.

3. Алгоритм синтеза многослойного диэлектрического селективного зеркала, основанный на упрощении многомерной оптимизации целевой функции до одномерной.

4. Структура частотноселективного оптического переключателя в качестве компонента динамического реконфигурируемого оптического мультиплексора ввода/вывода на основе многослойного диэлектрического селективного зеркала с включением в многослойную структуру сегнетоэлектрического компонента.

Научная новизна работы:

1. Разработана математическая модель перестраиваемого многослойного диэлектрического селективного зеркала, отличающаяся от известных импедансной и матричной моделей рекуррентным счётом непосредственно коэффициентов отражения, что позволяет использовать её в алгоритмах рекуррентной оптимизации.

2. Установлено значение верхней границы коэффициента отражения многослойного диэлектрического селективного зеркала, определяющее достижимый порог эффективности переключателя в зависимости от диапазона вариаций показателей преломления слоев и их числа.

3. Разработан алгоритм синтеза многослойного диэлектрического селективного зеркала (МДСЗ), отличающийся от известных тем, что позволяет задачу синтеза МДСЗ свести к решению задачи одномерной рекуррентной оптимизации, и позволяющий определять параметры МДСЗ с протяженностью

структуры в полтора-два раза меньшей в сравнении с классической структурой на основе четвертьволновых слоёв.

4. Разработан частотно-селективный оптический переключатель, отличающийся включением в многослойную структуру сегнетоэлектрического компонента, что позволяет производить прецизионное смещение полосы пропускания до 7,8 нм за пределы рабочей области и осуществлять оптическое переключение с инерционностью до 10'" сек.

Обоснованность и достоверность полученных результатов

Достоверность полученных результатов определяется соответствием выводов, сделанных на основе разработанных теоретических моделей, результатам вычислительных экспериментов. Полученные в работе результаты согласуются с экспериментальными и теоретическими данными других исследователей, а найденные решения в предельных случаях переходят в ранее известные.

Практическая значимость

Разработан программный имитационный комплекс, как средство разработчика многослойных диэлектрических селективных зеркал, позволяющий выполнение следующих функций:

- синтез многослойного диэлектрического селективного зеркала по методу последовательного квадратичного программирования (8С?Р);

- синтез многослойного диэлектрического селективного зеркала по методу рекуррентной одномерной оптимизации многослойной структуры, по методу одномерной оптимизации периодической двухкомлопентной структуры;

- оценка максимально достижимого коэффициента отражения для заданного числа слоёв;

имитация перестраиваемых режимов работы многослойного диэлектрического селективного зеркала.

Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2010617929, 02.12.2010.

Разработано перестраиваемое многослойное диэлектрическое селективное зеркало для динамических реконфигурируемых мультиплексоров ввода-вывода волоконно-оптических линий связи.

Апробация работы

Результаты, представленные в диссертационной работе, представлялись на двух конференциях: П1 российский семинар по волоконным лазерам 2009 г. Уфа и XI Международная научно-техническая конференция Проблемы техники и технологии телекоммуникаций 2010 г. Уфа

Публикации

Основные результаты диссертации изложены в 8 статьях, опубликованных в отечественных и зарубежных журналах, из них две статьи в издании рецензируемом и рекомендуемом ВАК, две статьи в трудах БРШ и четыре статьи в

материалах конференций. Разработанное программное обеспечение подтверждено двумя свидетельствами о государственной регистрации программ для ЭВМ.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы и содержит 116 страниц машинописного текста, включая 41 рисунок и 2 таблицы. Список литературы состоит из 93 наименования.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулирована основная цель работы, изложены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе представлен анализ современного состояния технологии оптической коммутации, обосновывающий постановку задачи диссертационной работы. Выполнен анализ существующих типов оптических переключателей и коммутаторов. Кратко рассмотрены принципы их функционирования и приведены условия их применения. Самыми быстродействующими на данный момент являются электрооптичсские коммутаторы, функционирующие за счет изменения показателя преломления среды под воздействием создаваемого электрического поля. Время переключения этих коммутаторов составляет порядка 10-100 пс.

Приводятся математические методы расчета многослойных структур по Фурману Ш. А. и Тихонравову В. А.: адмиттансный, характеристических матриц, по Бреховских Л. М. - импедансный. Методы расчета слоистых структур основаны на классических законах электродинамики, выводятся из уравнений Максвелла. В качестве основного параметра в прямой задаче расчёта многослойных структур используется кусочно-экстремальное распределение показателя преломления п(г) (рисунок 1).

Рисунок 1. Произвольное распределение показателя преломления п(г)

Во второй главе разрабатывается математическая модель МДСЗ на базе импедансного метода расчёта многослойных структур. Делается успешная

попытка упрощения записи рекуррентных соотношении импедансов до рекуррентных соотношений коэффициентов отражения:

'<я>

(А)+

«?и+1) ■

гМ)--

е°*>

ГшМ)

1£ + еа'<

(1)

где г,(х;, Яу) - коэффициент отражения структуры из у'-слоёв; к/) -

коэффициент отражения укороченной структуры из у-1-слоев; эффективные показатели преломления правого полупространства и левого соответственно; -эффективный показатель преломленияу'-слоя:

= П] • СО50,

(2)

П] - показатель преломления у'-слоя; & - угол падения света; ф)- фазовая толщина у'-слоя; считается как:

ф1=~-п12'С05в\ (3)

г - координата вдоль многослойной структуры; X - длина волны, на которой ведётся рекуррентный счёт коэффициента отражения; г0- коэффициент отражения двух полупространств с разными показателями преломления, равен:

^ (4)

(А) = -

(0> -

Указанное соотношение (1) позволяет вести рекуррентный счёт непосредственно коэффициента отражения на заданной длине волны, оперируя только показателями преломления и толщинами слоев. Оно показывает, что коэффициент отражения многослойной структуры всегда определяется коэффициентом отражения укороченной структуры и параметрами добавляемого слоя.

Проведен анализ математической модели МДСЗ, исследование зависимостей между параметрами и характеристиками многослойных структур. Математически определена зависимость коэффициента отражения бинарной структуры от числа слоев (Ы) и показателей преломления слоев («1 и п2) вида:

( г \лг+г"

1 +

ч№+1

"1 У

(5)

В результате анализа математической модели МДСЗ с проведением вычислительных экспериментов было установлено значение верхней границы

коэффициента отражения МДСЗ, определяющее достижимый порог эффективности переключателя в зависимости от диапазона вариаций показателей преломления слоев и их числа Для заданных показателей преломления слоев, принадлежащих диапазону [пь пн], и числа границ переходов слоев К = N + 1, верхняя граница коэффициента отражения Бир{Л} равна:

Таким образом, в результате анализа математической модели МДСЗ формула (5) была расширена на область непериодических, многослойных структур. Иначе говоря, найденное выражение (6) ограничивает коэффициент отражения МДСЗ при заданных гц, пн и N максимальным значением коэффициента отражения четвертьволновой структуры. При этом существует множество векторов толщин слоев с коэффициентом отражения, достигающим (6), с различными формами частотной характеристики.

В третьей главе сформулирована задача синтеза МДСЗ.

Предположим, что требуемой спектральной характеристикой МДСЗ является энергетический коэффициент отражения Я(к), X е Л, где Л - заданная спектральная область. Число слоёв N должны задаваться исходя из (6), по формуле:

Показатели преломления слоёв известны, причём показатели преломления принимают только два значения пь %, пн > щ. Задача синтеза МДСЗ состоит в том, чтобы найти набор толщин слоёв с^ (/ = 1,---,А0> обеспечивающий коэффициент отражения, близкий к требуемому. Введём вектор X физических толщин слоёв: X = , <1г ,..., <1п\, X е Е+, где Е? - А^-мерное пространство положительных чисел. Обозначим ЩХ, X) коэффициент отражения покрытия, с вектором толщин X. В заданной спектральной области А введём сетку длин волн {А*}, к=\,...,Ь. Пусть е - точность аппроксимации требуемого коэффициента отражения.

Оценка требуемого коэффициента отражения по взвешенному среднеквадратическому отклонению на сетке длин волн:

(6)

1+ VI

N = ~ 7=Т.

(7)

это задача условной нелинейной оптимизации:

т,Хеа, (9)

где П - ограниченное множество, определяемое технологическими ограничениями. Например, тщ 4, тах}-

Целевая функция (8) неявно заданная, параметрически зависящая от Хк, функция N переменных, по числу слоёв. В общем случае (8) имеет множество локальных минимумов, что связано с квазипериодичностью отражательных свойств каждого слоя МДСЗ на сетке длин волн. Из множества решений задачи (9) должен быть выбран вектор толщин слоёв с наименьшей суммой координат, т.е. МДСЗ с наименьшей длиной.

Формальная постановка задачи синтеза МДСЗ сводится к системе:

тпГ(Х) = }]-У{к(Х,Лк)-К(Лк)!-и(Лк) = 8{0УЮ> * V 1 4=1

X = (хи...,х].,...,х//) е {с/у т;п < X; < ¿Лшах},

N

е(Д Ю<е*

,4 т

г( я) (х< и)' К)+: ~'е

гил){хиА),Лк)--+ е

.4*

и -и

п+п

(10)

где Х- вектор толщин слоёв; е * - заданное СКО целевой функции; В - длина вектора толщин слоёв; Я(Х, Ь) - спектральное распределение коэффициента отражения; А(Хк) - желаемая функция энергетического коэффициента отражения; и(Хк) - весовая функция, определяющая «ценность» различных диапазонов, длин волн; М- количество слоев многослойной структуры; щ - показатель преломления слоя у; Хк) - коэффициент отражения структуры из у- слоёв; гцА) {хцА), 1к) -коэффициент отражения укороченной структуры из (/-1)-слоёв; п} - показатель преломленияу'-слоя, при/=.№-1,«гго соответствует левому полупространству,= п,;п а - показатель преломления правого полупространства; Хк- длина волны, на которой ведётся рекуррентный счёт коэффициента отражения.

Для решения задачи (9) был применён метод последовательного квадратичного программирования (метод нелинейного

программирования). Были получены результаты синтеза, которые сравниваются в следующей главе с результатом предложенных автором оригинальных методов синтеза МДСЗ.

Автором были предложены оригинальные методы синтеза МДСЗ, основываясь на выдвинутой гипотезе о том, что глубокий минимум целевой функции можно достичь, решая задачу оптимизации рекуррентно. Так, если формировать целевую функцию (8) для каждого выражения (1) и рекуррентно решать задачу оптимизации для каждого вновь добавляемого слоя, то задача синтеза МДСЗ упрощается до решения ЛГ-задач одномерной оптимизации:

= Ц^ггаш^) = ^Е^м.....^Л)-^Ц(Л) -

= .....¿^х^-Ё^ЩЛ^

А2

1 +

= /»/ агёттПх,) = ^(ЪМ)~Ш)} Д^)-'

(П)

Решением каждой задачи является наименьшее значение толщины слоя Необходимо отметить, что задача синтеза так ещё не решалась, потому что для требуемого энергетического спектрального распределения коэффициента отражения всегда требовали экстремальных значений 0 или 1. При рекуррентной оптимизации, в особенности в решении задачи оптимизации с участием небольшого числа слоев, коэффициент отражения не может достигать 1 и задаётся выражением (6). Так, для однослойной структуры с показателями преломления 1,48 и 2,3, энергетический коэффициент отражения может достигать значения не более 17,17 %.

В частном случае синтеза периодической двухкомпонентной структуры задача синтеза также упрощается. Целевая функция становится функцией двух переменных. Методом рекуррентной оптимизации можно найти такое значение х\= с1\ для последнего слоя, при котором значение функционала будет минимальным. Далее для периодической структуры с = х3 =.. .= хц.г -х^ — й\ и

неизвестным х2= х4 =...= минимизируется оценочный функционал всей структуры, который является неявно заданной функцией одной переменной Р(х2)\

«! V ^ »-I

( г \ гк Л

1 -[ —

/ \ 2М

1+ы

1 \пи )

4 = /и/|агёшт ¿X*,) = ^£ Я,0РЛ) - Д (Л)2Л, (Л) =

/ Г \

ч

( \ 2

1 +

1

(12)

Четвёртая глава посвящена проведению вычислительного эксперимента. В рамках диссертационных задач сформулированы прикладные задачи вычислительного эксперимента. Для решения прикладных задач был создан программный имитационный комплекс МДСЗ.

Реализован частный случай синтеза МДСЗ с полосой пропускания (1290, 1330) нм и отражения (1470, 1630) нм, что соответствует второму и третьему окну прозрачности оптического волокна и двум основным рабочим длинам волн телекоммуникационной аппаратуры. Внутри широкой полосы отражения (1470, 1630) нм реализована узкая полоса пропускания шириной 6 нм на длине волны 1550 нм.

В таком МДСЗ имеется явное преобладание оптического компонента с большим значением показателя преломления. Оптические толщины слоев равны 1959, 373, 1959, 373, 1959, 373, 1959, 373, 1959, 764, 1959, 373, 1959, 373, 1959, 373, 1959, 373, 1959 нм. Физическая протяжённость МДСЗ 11,038 мкм. Использованы материалы с показателем преломления 1,48 и 2,3, профиль структуры с оптическими толщинами представлен на рисунке 2.

Рисунок 2. Профиль показателя преломления в нанометрах двухкомпонентного

периодического МДСЗ

Именно эта структура была взята в качестве прототипа для перестраиваемого МДСЗ. Преобладающий в структуре компонент заменили оптически активным. С помощью системы имитационного моделирования были исследованы режимы коммутации такого перестраиваемого МДСЗ. Зависимость энергетического коэффициента отражения от длины волны проходящего

излучения для такой структуры представлена на рисунке 3 а непрерывной линией для состояния без воздействия и пунктирной при воздействии на перестраиваемое МДСЗ. Узкая полоса пропускания шириной б нм на длине волны 1550 нм в результате воздействия на сегнетоэлектрический материал смещается на 8 нм в длинноволновую часть спектра. В результате чего перестраиваемое МДСЗ на длине волны 1550 нм даёт отражение мощности оптического излучения в 96 %, рисунок 3 6 пунктирная линия.

а б

Рисунок 3. Энергетический коэффициент отражения 19-слойной структуры: а - в диапазоне длин волн (1300, 1650) нм, б - в диапазоне длин волн (1470, 1630) нм

Установлено, что изменение показателя преломления компонента многослойной структуры вызывает изменение интерференционных соотношений. МДСЗ перестраивается на другую частотную характеристику коэффициента отражения.

Установлено, что в процессе синтеза структуры МДСЗ стараются получить структуру минимальной протяжённости, с профилем показателя преломления, тяготеющем к показателю преломления оптически активного вещества, чтобы увеличить кумулятивное влияние оптически активного компонента на возможно большей протяжённости конструкции. В данном контексте минимизация длины перестраиваемого МДСЗ находится в компромиссе между требованием снижения протяжённости конструкции и доминированием толстых слоев оптически активного вещества над остальными компонентами. Урегулирование этого противоречия решается при помощи программной имитационной модели в вычислительном эксперименте.

В пятой главе разрабатывается узкополосный частотно-селективный оптический переключатель на основе перестраиваемого МДСЗ. Вид активной ячейки оптического переключателя приводится на рисунке 4. Активная ячейка в общем случае состоит из перестраиваемого МДСЗ и поляризатора. Параметры перестраиваемого МДСЗ, соответствуют полученной ранее структуре, см. рисунок 2. Один из компонентов перестраиваемого МДСЗ, наиболее протяжённый, выполняется из оптически активного материала, к примеру ТЮ2 («7702=2,3), способного под действием управляющего напряжения иупр на основе электрооптического эффекта Керра изменять показатель преломления, следовательно, оптическую толщину компонента и тем самым осуществлять прецизионное смещение полосы пропускания на 7,8 нм.

Металлическая о

*• п =и2(1)

Е«=Е,=Е cos 45

Рисунок 4. Активная ячейка коммутационного элемента

Принцип оптического переключения при изменении показателя преломления ТЮг на 0,7 % показан на рисунке 5 а до воздействия управляющим напряжением и на рисунке 5 б после воздействия. Слева представлена спектральная зависимость коэффициента отражения 19-слойной структуры, с отметкой длины волны 1550 нм. Смещение частотной характеристики многослойного диэлектрического селективного зеркала в представленной активной ячейке частотно-селективного оптического переключателя интерпретируется как переключение по длине волны. На рисунке 5 а видно, что коэффициент пропускания на длине волны 1550 нм равен 0,98, что соответствует затуханию пропускания 0,09 дБ. Из рисунка 5 б видно, что коэффициент пропускания на длине волны 1550 нм уже равен 0,02, что соответствует затуханию пропускания 16,99 дБ.

А, нм

1550 нм

Вход 1

Поляризатор

Выход 2

□

>.1—>

Выход 1

—>

>■1

Вход 1

Поляризатор

Выход 2

Выход 1

иу„р=и2(1)

Рисунок 5. Принцип коммутации при изменении показателя преломления: а - активная ячейка коммутационного элемента, б - схема коммутации при перестройке МДСЗ до воздействия, иупр ( и в - при воздействии на ячейку, иупр2

Физические размеры 19-слойного МДСЗ в 11 мкм позволяют осуществлять выращивание слоев зеркала непосредственно на одном сколе волокна или поляризаторе, рисунок 6 а. Далее, в общем случае, должна следовать прецизионная стыковка с сердцевиной второго волокна, рисунок 6 б.

------ее----:

—©в------

Рисунок 6. Конструктивное исполнение активной ячейки: а - переключатель, б - прецизионная стыковка волокн

Предполагается размещение конструкции в иммерсионной жидкости с низким показателем преломления, которая будет выполнять функции аналогичные функциям оболочки обычного оптического волокна. Далее следует герметизация, нанесение эпоксидного клея и усиление конструкции тремя стальными прутками,

рисунок 7 а. Для разделения Входа 1 и Выхода 2 активной ячейки предлагается использовать оптический циркушгтор, рисунок 7 б.

Выход 1

Выход 2

Рисунок 7. Конструктивное исполнение переключателя: а - усиление стальными прутками, б - переключатель и вспомогательный циркулятор

Для успешного решения задачи ввода оптической мощности в световедущую часть оптического волокна с минимальными потерями предлагается использовать несколько способов коллимации оптического излучения. Это способ слабого искривления поверхности раздела слоев и способ реализации конструкции переключателя в теле волокна Коллимация оптического излучения позволит уменьшить вносимое затухание.

Вносимое структурой затухание в основном определяется уменьшением вновь вводимой мощности излучения в торец оптического волокна за счёт расходимости светового пучка. Затухание для представленной многослойной структуры протяжённостью в И мкм без дополнительных средств коллимации оценено. Оно составляет 1,21 дБ в проходящий сигнал в длинах волн полного пропускания и 1,81 дБ в отражённый в длинах волн отражения.

В оптическом переключателе нелинейные параметрические процессы, проявляющиеся в виде генерации гармонических составляющих, не приводят к искажению полезного сигнала. Последнее связано с тем, что пороговые мощности, необходимые для генерации паразитных гармоник составляют порядка 37...54 Вт, т.е. существенно превышают значение оптической мощности сигналов 0,07 Вт.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Создана программная имитационная модель многослойных структур, в которой применён модифицированный импедансный подход в описании распространения света в многослойной волоконно-оптической структуре, что позволило рассчитывать структуры с произвольным числом слоёв без приближений, исходя из уравнений Максвелла, добиться снижения боковых лепестков коэффициента отражения до монотонной функции и определять ограничение на максимально достижимый коэффициент отражения для заданного числа слоёв.

2. Разработан алгоритм синтеза многослойной структуры с заданной спектральной характеристикой, основанный на модификации импедансного подхода, отличающейся тем, что позволяет задачу синтеза МДСЗ свести к

Вход 1

решению задачи одномерной рекуррентной оптимизации, и позволяющий определять параметры МДСЗ с протяженностью структуры в полтора-два раза меньшей в сравнении с классической структурой на основе четвертьволновых слоев.

3. Разработан частотноселективный оптический переключатель, отличающаяся включением в многослойную структуру сегнетоэлектрического компонента, изменяющего под действием внешнего электрического поля коэффициент преломления и позволяющий осуществлять переключение за счёт смещения полосы отражения за пределы рабочей области, что позволяет производить прецизионное смещение полосы пропускания до 7,8 нм за пределы рабочей области и осуществлять оптическое переключение с инерционностью до 10"" сек, определена возможность использования переключателя в качестве компонента ROADM с затуханием пропускания 1,21 дБ и затуханием отражения 1,81 дБ.

4. Установлено значение верхней границы коэффициента отражения МДСЗ определяющее достижимый порог эффективности переключателя в зависимости от диапазона вариаций показателей преломления слоев и их числа.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В РАБОТАХ

В рецензируемых з/сурналах из списка ВАК

1. Рекуррентные методы минимизации оптических многослойных структур для волоконнно-опгических средств связи / Султанов А. X., Батманов В. X., Костров С. В., Кутлуяров Р. В. // науч. журн. Уфимск. гос. авиац. техн. ун-та/ Вестник УГАТУ №1 (34). уфа: Изд-во Уфим. ун-та. 2009. С 193-199. (Диссертантом предложены рекуррентные методы минимизации оптических многослойных структур)

2. Синтез оптических отражательных фильтров на основе тонкоплёночных структур / Султанов А. X., Батманов В. X., Костров С. В., Кутлуяров Р. В. // науч. журн. Уфимск. гос. авиац. техн. ун-та/ Вестник УГАТУ №1 (34). Уфа: Изд-во Уфим. ун-та. 2009. С 206-213. (Личный вклад диссертанта в части анализа оптических многослойных структур)

В других изданиях

3. Методика оптимизации апериодических оптических многослойных фильтров / Султанов А. X., Батманов В. X., Костров С. В. // Сб. докладов VII международной НТК: Физика и технические приложения волновых процессов Уфа: Изд-во Уфим. гос. авиац. техн. ун-та., 2008. С. 126. {Диссертантом предложена методика оптимизации апериодических многослойных фильтров)

4. Методика оптимизации периодических оптических многослойных фильтров / Султанов А. X., Батманов В. X., Костров С. В. // Сб. докладов X международной НТК: Проблемы техники и технологий телекоммуникаций и VI международной конференции: Оптические технологии в коммуникациях Казань: Изд-во Казан, гос. техн. ун-та., 2008. С. 268-269. {Диссертантом предложена методика оптимизации периодических оптических многослойных фильтров)

5. Синтез многослойных оптических фильтров с модулированным профилем показателя преломления / Костров С. В., Кутлуяров Р. В. // Сб. докладов международной НТК конференции: Информационные технологии в профессиональной деятельности и научной работе Йошкар-Ола: Изд-во Map. гос. техн. ун-та., 2008. С. 77-78. (Личный вклад диссертанта в части способа модулирования профиля показателя преломления)

6. Методика оптимизации оптических многослойных фильтров / Султанов А. X., Батманов В. X., Костров С. В. // Сб. докладов международной НТК: Физика и технические приложения волновых процессов, Самара: Изд-во Поволж. гос. ун-та. телеком, и информ. 2008. С. 57. (Диссертантом предложена методика оптимизации оптических многослойных фильтров)

7. Рекуррентные методы минимизации оптических многослойных структур для волоконно-оптических линий связи / Султанов А. X., Батманов В. X., Костров С. В. // Общество оптики и фотошпси: SPŒ, Vol. 7374. Беллингем, Вашингтон: ETATS-UNIS, 2009. С 82-87. (статья на анг. языке). (Диссертантом предложен рекуррентный метод синтеза оптических многослойных структур)

8. Конструктор диэлектрических селективных зеркал: свидетельство о гос. per. программы для ЭВМ №2010617929, зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 2.12.2010 / Султанов А. X., Батманов В. X., Костров С. В. (Личный вклад диссертанта в части алгоритмизации и написания кода)

9. Расчёт оптического многослойного селективного зеркала: свидетельство о гос. per. программ для ЭВМ №2010611897, зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 12.03.2010 / Султанов А. X., Батманов В. X., Костров С. В. (Личный вклад диссертанта в части алгоритмизации и написания кода)

10. Оптический переключатель на основе диэлектрического селективного зеркала и фрактальной гетероструктуры / Султанов А. X., Батманов В. X., Костров С. В. // Общество оптики и фотоники: SPIE, Vol. 7992. Беллингем, Вашингтон: ETATS-UNIS, 2011. С. 176-184. (статья на анг. языке). (Диссертантом предложен переключатель на основе диэлектрического селективного зеркала и фрактальная гетероструктура)

Диссертант

Костров С. В.

КОСТРОВ Сергей Владимирович

ОПТИЧЕСКИЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ ДЛЯ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ ЛИНИЙ СВЯЗИ НА ОСНОВЕ МНОГОСЛОЙНОГО ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СЕЛЕКТИВНОГО ЗЕРКАЛА

Специальность 05.12.13 - Системы, сети и устройства телекоммуникаций

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 26.10. 11 . Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать плоская. Гарнитура Times New Roman. Усл. печ. л. 1,0. Уч.-изд.л. 0,9. Тираж 100 экз. Заказ № 335

ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный авиационный технический

университет» Центр оперативной полиграфии УГАТУ 450000, Уфа-Центр, ул. К. Маркса, 12

Основные обозначения и сокращения.

Введение.

1. Анализ известных технологий оптической коммутации и математических методов расчёта многослойных структур.

1.1. Обзор технологий оптической коммутации.

1.2. Параметры оптических коммутаторов.

1.3. Реконфигурируемые оптические мультиплексоры ввода/вывода.

1.4. Элементы спектрального уплотненияканалов.

1.5. Виды оптических многослойных структур.

1.6. Обзор технологий производства многослойных структур.

1.7. Задачи расчета многослойных структур.

1.8. Адмиттансный и импедансный методы расчета многослойных структур.

1.9. Метод характеристических матриц расчета многослойных структур34 Выводы по главе.•.!.

2. Математическая модель МДСЗ, анализ модели МДСЗ •.

2.1. Математическая модель МДСЗ.

2.2. Зависимость коэффициента отражения от числа и показателей преломления слоёв.

Выводы по главе.

3. Синтез МДСЗ.

3.1. Синтез МДСЗ с заданной частотной характеристикой.

3.2. Постановка задачи синтеза МДСЗ.

3.3. разработка упрощенного метода синтеза мдсз.

Выводы по главе.

4. проведение вычислительного эксперимента.

4.1. Задачи вычислительного эксперимента.

4.2. Программный имитационный комплекс.

4.3. Зависимость коэффициента отражения многослойной структуры от распределения толщин, показателей преломления и числа слоёв.

4.4. Алгоритмизация синтеза МДСЗ при помощи метода последовательного квадратичного программирования (8<ЗР).

4.5. Алгоритмизация синтеза МДСЗ при помощи рекуррентного метода синтеза.

4.6. Сравнение структур МДСЗ, полученных в результате различных методов синтеза.

4.7. Сравнение структур МДСЗ, полученных в результате рекуррентного метода синтеза с четвертьволновой структурой.

4.8. Синтез структуры перестраиваемого МДСЗ и моделирование режимов работы.

4.9. Сопоставление результатов.

Выводы по главе.

5. частотно-селективный оптический переключатель на основе перестраиваемого МДСЗ.

5.1. Оптическое переключение на основе перестраиваемого МДСЗ.

5.2. Затухание в МДСЗ.

5.3. Коллимация оптического излучения.

5.4. Конструкция оптического переключателя.

Выводы по главе.

WB (Wavelength block) — блокиратор спектральных каналов;

WDM (Wavelength-division multiplexing) - спектральное уплотнение каналов;

WSS (Wavelength Selective Switch) — коммутация спектральных каналов;

BOJIC — волоконно-оптическая линия связи;

МДСЗ — многослойное диэлектрическое селективное зеркало.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы

Средства связи находятся в эволюционном развитии в сторону увеличения пропускной способности каналов связи. В> настоящее время ведущие операторы связи внедряют технические новинки, призванные осуществить переход к полностью оптическим сетям (All Optical Networks, AON). Как известно, основными достоинствами полностью оптических сетей связи являются их высокая пропускная способность и высокая защищенность при передаче данных. Основная парадигма полностью оптических сетей — это прозрачность, компонентов сети. Это означает, что оптический сигнал передается от одного пограничного устройства сети до другого без промежуточных преобразований в электрическую форму. Поэтому полностью оптическую сеть нельзя построить без коммутации на. оптическом уровне. Основным элементом полностью оптической сети является реконфигурируемый оптический мультиплексор* ввода-вывода (Reconfigurable optical add-drop multiplexer, ROADM). Это устройство воплощает в себе две основные технологии полностью оптических сетей: спектральное уплотнение (WDM) и коммутацию спектральных каналов (WSS).

К числу устройств обеспечивающих функцию спектрального уплотнения в реконфигурируемых оптических мультиплексорах ввода-вывода, относятся: интегральные фазовые решетки AWG (Arrayed Waveguide Gratings), интерферометры Маха-Цандера, брэгговские решётки, тонкоплёночные фильтры и т. д. Это устройства с фиксированными характеристиками.

К числу устройств, обеспечивающих функцию коммутации спектральных каналов, в ROADM, относятся оптические переключатели: на основе микроэлектромеханических систем (MEMS), на основе полупроводниковых оптических усилителей (SOA), интегральные активно-волноводные, на жидкокристаллических матрицах, на интегральных схемах с набором матриц оптоэлектронных вентилей. Наиболее быстродействующими среди них являются переключатели с использованием электрооптических эффектов. В перечисленных оптических переключателях не используется; оптоэлектронное преобразование сигнала. Посредством оптоэлектронного преобразования сигнала в ROADM осуществляется частотный перенос каналов.

На данный момент актуальным является; задача интеграции технологий WDM и WSS в одном элементе с целью упрощения» функциональной* схемы, увеличения надёжности за счёт сокращения числа, функциональных элементов, удешевления, снижения вносимого затуханиями искажений.

Реконфигурируемый элемент, сочетающий в себе: одновременно высокую частотную селективность, и возможность переключения; в перспективе открывает дорогу к динамическому реконфигурируемому оптическому мультиплексору ввода/вывода. Узкополосный частотно-селективный переключатель позволит отказаться? от использования блока блокиратора спектральных каналов (WB) одной- из основных технологий в ROADM, представленных сейчас на рынке.

В направлении;, интеграции технологий WDM и WSS в одном элементе уже ведется- научно-исследовательская и инженерно-конструкторская деятельность,,достигнуты-значительные успехи благодаря*применению MEMS в сочетании, с устройствами WDM. Интеграция большей степени достигается благодаря включению нелинейных, компонентов, с. возможностью обратимого изменения какого-либо параметра, непосредственно в структуру устройства спектрального уплотнения. Одним из технологически выгодных устройств спектрального уплотнения; с готовыми планарными решениями является тонкоплёночный фильтр. Основное его преимущество. — это компактность продольных размеров и низкое вносимое затухание.

Характеристики реконфшурируемого частотно-селективного переключателя определяются требованиями к нему со стороны ROADM. В общем, они должны быть не хуже характеристик ROADM. Частотно-селективный, переключатель должен иметь: максимальные вносимые потери переключения на любой порт 5 дБ, коэффициент направленности -40 дБ, Возвратные потери -35 дБ, стыковка с одномодовым' волокном коннектором (например, SC/APC), Переключение в полосе частот одного оптического канала согласно частотному плану ITU-T, т.е. с шириной спектра от 0,78 до 7,88 нм. Требуется осуществлять переключение на скоростях сетей высоких уровней (STM-64, STM-256, 1Gb, 10Gb и» выше), длительность информационных импульсов в которых менее 100 пс. Оптический" переключатель требует электронной системы управления, подачи мощности, а переключение должно осуществляться без оптоэлектронного преобразования.

Таким образом, разработка высокоскоростного узкополосного полностью оптического переключателя, время переключения которого на порядок ниже длительности передаваемых битов, является актуальной научно-технической задачей.

Объект исследования: оптические компоненты волоконно-оптических линий связи.

Предмет исследования: методы синтеза оптических переключателей на основе многослойных диэлектрических селективных зеркал (МДСЗ).

Цель работы — разработка, узкополосного оптического переключателя для динамических реконфигурируемых мультиплексоров ввода-вывода волоконно-оптических линий связи.

Для достижения поставленной цели в работе сформулированы следующие задачи исследования:

1. Разработка математической модели многослойного диэлектрического селективного зеркала.

2. Анализ математической модели многослойного диэлектрического селективного зеркала «и проведение вычислительного эксперимента.

3. Разработка алгоритма синтеза многослойного диэлектрического селективного зеркала для оптического переключателя с минимальной протяжённостью.

4. Разработка оптического переключателя для динамических реконфигурируемых мультиплексоров на основе перестраиваемого многослойного диэлектрического селективного зеркала.

Методы исследований

В; работе использованы положения^ теории волновой- оптики, дифференциального и интегрального исчисления. Применены методы, математического моделирования, имитационного компьютерного моделирования. Для оценки эффективности предлагаемых моделей^ использовались результаты численного эксперимента.

На защиту выносится:

1. Математическая модель перестраиваемого многослойного диэлектрического селективного зеркала с рекуррентным счётом коэффициентов отражения, адаптированная для рекуррентной оптимизации.

2. Результаты- вычислительного эксперимента, устанавливающие ограничение на коэффициент отражения оптического переключателя на основе многослойного диэлектрического селективного зеркала.

3. Алгоритм синтеза многослойного диэлектрического селективного зеркала, основанный, на упрощении^ многомерной- оптимизации целевой> функции до одномерной.

4. Структура частотноселективного оптического, переключателя в качестве компонента динамического реконфигурируемого оптического мультиплексора ввода/вывода на основе многослойного^ диэлектрического селективного зеркала с включением в многослойную структуру сегнетоэлектрического компонента.

Научная новизна работы:

1. Разработана математическая модель* перестраиваемого многослойного диэлектрического селективного зеркала, отличающаяся от известных импедансной и матричной, моделей рекуррентным- счётом непосредственно коэффициентов* отражения, что позволяет использовать её в алгоритмах рекуррентной оптимизации.

2. . Установлено значение верхней границы, коэффициента отражения многослойного диэлектрического селективного' зеркала, определяющее достижимый порог эффективностишереключателя в;зависимости от диапазона вариаций показателей преломления слоев• и их числа.

3. Разработан алгоритм синтеза многослойного диэлектрического селективного зеркала (МДСЗ), отличающийся? от известных тем, что позволяет задачу синтеза МДСЗ; свести к решению задачи одномерной! рекуррентной оптимизации, и позволяющий определять параметрьг МДСЗ с протяженностью структуры в полтора-два раза меньшей в сравнении с классической ^ структурой на основе четвертьволновых слоев.

4. Разработан« частотно-селективный« оптический переключатель, отличающийся- включением в многослойную структуру сегнетоэлектрического компонента, что позволяет производить, прецизионное смещение полосы пропускания до 7,8 нм за пределы рабочей;области и осуществлять оптическое переключение с инерционностью до 10"11 сек.

Обоснованность и достоверность полученных результатов

Достоверность полученных результатов определяется^ соответствием выводов; сделанных, на основе разработанных теоретических моделей, результатам вычислительных экспериментов^ Полученные в работе результаты согласуются с экспериментальными и теоретическими, данными других исследователей, а найденные решения в предельных случаях переходят в ранее известные.

Практическая значимость

Разработан программный^ имитационный, комплекс, как средство разработчика/ многослойных диэлектрических селективных зеркал, позволяющий выполнение следующих функций:

- синтез' многослойного диэлектрического селективного зеркала по методу последовательного квадратичного программирования (SQP);

- синтез многослойного диэлектрического селективного зеркала по методу рекуррентной одномерной оптимизации многослойной структуры, по методу одномерной оптимизации периодической двухкомпонентной структуры;

- оценка максимально достижимого коэффициента отражения для заданного числа слоёв; имитация перестраиваемых режимов работы многослойного диэлектрического селективного зеркала.

Свидетельство' о государственной регистрации программы для ЭВМ №2010617929, 02:12.2010.

Разработано- перестраиваемое многослойное диэлектрическое селективное зеркало для динамических реконфигурируемых мультиплексоров ввода-вывода волоконно-оптических линий связи.

Апробация работы

Результаты, представленные в диссертационной работе', представлялись на двух конференциях: III, российский семинар по волоконным лазерам 2009 г. Уфа и XI Международная научно-техническая конференция Проблемы техники и технологии телекоммуникаций 2010 г. Уфа.

Публикации

Основные результаты диссертации изложены в 8 статьях, опубликованных в отечественных изарубежных журналах, из них две статьи в издании рецензируемом и-рекомендуемом ВАК, две статьи в трудах SPIE и четыре статьи в материалах конференций. Разработанное программное обеспечение подтверждено двумя свидетельствами о государственной регистрации программ для ЭВМ.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы и содержит 116 страниц машинописного текста, включая 41 рисунок и 2 таблицы. Список литературы состоит из 93 наименования.

Выводы по главе

Разработана структура оптического* узкополосного переключателя, отличающийся от известных исполнением на> основе многослойного диэлектрического' селективного зеркала с включением компонента из сегнетоэлектрика, изменяющего под» действием внешнего электрического «поля коэффициент преломления. Оптический узкополосный переключатель позволяет осуществлять переключение за счёт смещения-полосы отражения за пределы рабочей области, имеет протяжённость в 11 мкм, малую инерционностью.переключения из-за электрооптического эффекта-до 10"11 сек и достижимую полосу переключения до десятка нм. Для него определено затухание пропускания 1,21 дБ и затухание отражения 1,81 дБ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО РАБОТЕ

1. Создана программная* имитационная модель многослойных структур, в которой применён модифицированный импедансный подход в описании распространения света в многослойной волоконно-оптической структуре, что позволило рассчитывать структуры- с произвольным числом слоёв без приближений, исходя из уравнений Максвелла, добиться снижения боковых лепестков коэффициента отражения до монотонной функции и определять ограничение на максимально достижимый коэффициент отражения для заданного числа слоёв.

2. Разработан алгоритм синтеза' многослойной структуры с заданной спектральной характеристикой, основанный на модификации импедансного подхода, отличающейся тем, что позволяет задачу синтеза МДСЗ' свести к решению задачи одномерной, рекуррентной' оптимизации; и позволяющий определять параметры МДСЗ с протяженностью структуры в полтора-два раза меньшей в сравнении с классической структурой на основе четвертьволновых слоёв.

3. Разработан» частотноселективный оптический переключатель, отличающаяся включением в многослойную структуру сегнетоэлектрического компонента, изменяющего под действием внешнего электрического поля коэффициент преломления и позволяющий осуществлять переключение за счёт смещения полосы отражения* за пределы рабочей области, что позволяет производить прецизионное смещение полосы пропускания до 7,8 нм за пределы рабочей области и осуществлять оптическое переключение с инерционностью до 10"11 сек, определена возможность использования переключателя* в качестве компонента ЯОАБМ с затуханием пропускания 1,21 дБ и затуханием отражения 1,81 дБ.

4. Установлено значение верхней границы коэффициента отражения МДСЗ, определяющее достижимый порог эффективности переключателя в зависимости от диапазона вариаций показателей преломления слоёв и их числа.

1. Агравал F. П. Нелинейная волоконная оптика / Г. П. Агравал— М.: Мир, 1996. -324 с.

2. Андреев А. В. Фокусировка5 пучков при отражении;от кристаллов и многослойных периодических структур с переменным периодом: / А. В. Андреев // Письма в ЖЭ'ГФ. 2001. ТЛ4; вып.1. - С. 8-11.

3. Андреев? С. В; Исследование оптических постоянных металлов / С. В. Андреев, Л. А; Губанова // Оптические и лазерные технологии, сборник статей;.-Санкт-Петербург, 2001.-С. 74-83;

4. Андреев С. В: Методические указания к лабораторному практикуму по курсу «Оптические покрытия» / С.; В: Андреев; Ж А. Губанова; Э. С. Путилинг//Методическое пособие. СПб.: СПбГУИТМО^ 2006. - 149 с.

5. Андреев С. В.- Оптические- покрытия* / С. В1 Андреев, . Л. А. Губанова; Э: С. Путилин // Учебное пособие по: курсу Оптическиепокрытия. СПб.: СПбГУИТМО, 2006. т 152 с.

6. Афонин O.A. О характеристике пропускания капсулированных нематических жидких кристаллов / 0:А. Афонин; В.Ф. Названов // ЖТФ. -1990. Т. 60., Вып. 10. - С. 93- 98. . '

7. Блинов JI. М. Электро- и магнитооптика жидких кристаллов / Л. М. Блинов, М.: Наука, 1978. - 384 с.

8. Богородицкий Н. П. Электротехнические материалы / Н. П. Богородицкий, В. В. Пасынков, Б. М. Тареев // Учеб. пособ. для вузов: — Л.: Энергоатомиздат, 1985. 384 с.

9. Борн М. Основы оптики. / М. Борн, Э. Вольф // изд. 2-е. Перевод с английского. -М.: Наука, 1973. 720 с.

10. Бородулин В. Н. Диэлектрики / В. Н. Бородулин, М.:МЭИ,.1993.- 60 с.

11. Бушуев В. А. Анализ эффективности генерации второй гармоники в одномерных фотонных кристаллах-в зависимости от длины, волны и толщины слоев / В. А. Бушуев, Б. И. Манцызов, А. Д." Прямиков // Перспективные материалы, 2001. №6 - С. 38-44.

12. Бушуев- В. А. Влияние дифракционных эффектов, на усиление генерации второй гармоники' в одномерных: фотонных кристаллах / В. А. Бушуев, Б. И. Манцызов, А. Д. Прямиков*// Перспективные материалы, 2001.-№5- С. 5-15.

13. Бушуев. В; А. Усиление* генерации терагерцового излучения в нелинейном- одномерном фотонном кристалле с микрорезонатором / В. А. Бушуев, Б: И. Манцызов, Е. В: Петров // Изв. РАН, сер. физическая, 2005. -т.69, №12 —С. 1799-1804.

14. Васильев А. А. Пространственные модуляторы света / А. А. Васильев и.др. -М.: Радио и связь, 1987. 320 с.

15. Воробьев Г.А. Физика диэлектриков, область сильных полей / Г. А. Воробьев, Томск: Изд-во Томского ун-та, 1977.

16. Гайнутдинов И. С. Интерференционные покрытия для оптического приборостроения / И. С. Гайнутдинов; Е. А. Несмелов, И. Б. Хайбуллин -Казань: Фэн; 2002. 592 с.

17. Гольдштейн А. Б. Технология и протоколы MPLS / А. Б. Гольдштейн; Б. С. Гольдштейн — СПб.: БХВ, 2005. — 304 с.

18. Гребенщиков И. В. Просветление оптики / И.В. Гребенщиков, А. Г. Власов, Н. В. Суйковская М.: Гостехиздат, 1946. — 212 с.

19. Гребнев А. К. Оптоэлектронные элементы и устройства / А. К. Гребнев, В. Н. Гридин, В. П. Дмитриев // Под ред. Ю. В. Гуляева. — М.: Радио и связь, 1998. — 336 с.

20. Губанова JI. А. Градиентные слои на сферических подложках / JI. А. Губанова, Э. С. Путилин // Оптический журнал, 2008. №4 , т.75. -С. 87-91.

21. Губкин А. Н. Физика диэлектриков / А. Н. Губкин, — М.: Высшая школа, 1971. 272 с.

22. Ермолаев А. М. Метод расчета многослойного покрытия с заданными оптическими свойствами / А. М. Ермолаев, И. М. Минков, А. Г. Власов М.: Оптика и спектроскопия, 1962. — Т. 13 вып.2. — С. 259-265.

23. Золотарев В. М. Оптические постоянные природных и технических сред / В. М. Золотарев, В. Н. Морозов, Е. В. Смирнова Справочник // — Л.:, Химия, 1984.-216 с.

24. Камзина Л. С. Электрооптические свойства соединений PMN—хРТ: монокристаллы и прозрачная сегнетокерамика / Л. С. Камзина, и др. // Физика твердо о тела. 2010, Т.52, вып. 10, - С. 1999-2004.

25. Китель Ч. Введение в физику твердого тела / Ч. Китель, -М.: Наука, 1978.-792 с.

26. Ковальчук A.B. Капсулированные нематические жидкие кристаллы: новый класс устройств отображения информации / А. В. Ковальчук, М. В. Курик , О. Д. Лаврентович // Зарубежная радиоэлектроника. — 1989. №5. -С. 44-58.

27. Компоненты волоконно-оптических систем передачи: ГОСТ 26793-85. -М: Изд-во стандартов, 1985.

28. Корн, Г, Справочник по математике (для научных работников и инженеров). Определения, теоремы, формулы / Г. Корн, Т. Корн — СПб.: Лань, 2003.-832 с.

29. Королёв Ф. А. Теоретическая оптика / Ф. А. Королёв М., Высшая школа, 1966i-556c.

30. Костров С. В. Конструктор диэлектрических селективных зеркал / А. X. Султанов, В. X. Багманов, С. В. Костров // свидетельство о гос. per. программы для ЭВМ №2010617929; зарегистрировано в Реестре программ- для ЭВМ 2.12.2010.

31. Костров С. В. Методика оптимизации апериодических оптических многослойных фильтров?/ А. X. Султанов, В. X. Багманов, С. В. Костров // VII международная?НТК Физикам и технические: приложения? волновых процессов: сб. докладов Уфа: УГАТУ, 2008. - 126 с.

32. Костров С. В; Методика оптимизации оптических многослойных фильтров / А. X. Султанов; Bl X. Багманов; Ж. В1 Костров*// Международная НТК Физика и технические приложения волновых, процессов: сб. докладов — Самара: ПГУТИ; 2008. С. 57.

33. Костров С. В. Рекуррентные методы минимизации оптических многослойных структур для волоконнно-оптических средств; связи / А. X. Султанов, В. Х. Багманов, С. В; Костров, Р: В. Кутлуяров // Вестник УГАТУ Уфа: УГАТУ, 2009.-Т. 13, №1(34).-С. 193-199.

34. Костров О. В. Синтез. многослойных оптических фильтров с модулированным профилем: показателя? преломления / С. В. Костров, Р. В. Кутлуяров // Сб: докладов международной НТК конференции:

35. Информационные технологии в профессиональной деятельности и научной работе Йошкар-Ола: МГТУ, 2008. - 77 с.

36. Крылова Т. Н:, Интерференционные покрытия / Г. Н. Крылова — Л:: Машиностроение, 1973 -224 с.

37. Кузнецов Ю. А. Теоретические основы имитационного и компьютерного моделирования экономических систем / Ю. А. Кузнецов, О. В. Мичасова // уч.-методич. материалы И.Новгород: ННГУ 2007. — 192 с.

38. Ландау Л. Д. Электродинамика сплошных сред: / Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц М.: Наука, 1982. - 620 с.46; Маиссел«'Л1Тёхнология*тонких<1шенок;/ Л^Майссел; Р'.Рленг // 'спр;--М., Советское радио, 1977. 162 с.

39. Маккавеев: В: И. Фотонные коммутаторы / В. И; Маккавеев, — Компоненты и технологии. 2006 №2 — С. 55-57.

40. Носов Ю.Р. Оптоэлектроника / Ю.Р. Носов // 2г-ег изд: — М.: Сов. Радио, 1989. -360 с.

41. Павлов П. В. Физика твердого тела / П. В. Павлов, А. Ф. Хохлов, — М.: Высшая школа, 2000. 494 с.

42. Петров Е. В. Влияние размерных эффектов на эффективность генерации сигнала второй гармоники в тонких одномерных фотонных кристаллах / Е. В. Петров; Б. И. Манцызов // Изв. РАН, сер. физическая, 2003. — т.67, №12. С. 1723-1728.

43. Петров Е. В. Генерация сигналов терагерцового диапазона в сверхрешетке фотонных кристаллов / Е. В. Петров, Б. И: Манцызов // Изв. РАН, сер. физическая, 2005. т.69, №8. - С. 1113-1115.

44. Путилин Э. С. Оптические покрытия / Э. С. Путилин СПб: СПбГУИТМО, 2005. - 199 с.

45. Путилин Э. С. Оптические покрытия / Э.С. Путилин // учеб. пособие СПб:СПбГУИТМО, 2005. - 195 с.

46. Розенберг Г. В. Оптика тонкослойных покрытий / Г. В. Розенберг — М.: Физ-мат лит., 1958. 570 с.

47. Скляров О. К. Современные волоконно-оптические системы передачи / О. К. Скляров М.: Союн-Р, 2001. - 36 с.

48. Слепов Н. Н. Оптические кросс-коммутаторы. Принципы реализации и архитектура /.Hi Н. Слепов // Электроника, 1999. — № 6. — С. 83-86.

49. Слепов Н. Н. Оптическое мультиплексирование с разделением по длине волны / Н. Н. Слепов // Сети. 1999, № 4. - С. 54-59.

50. Слепов Н. Н. Современные технологии цифровых оптоволоконных сетей связи / H.H. Слепов -М.: Радио и связь, 2003. 468 с.

51. Сонин A.C. Введение в физику жидких кристаллов / А. С. Сонин, -М.: Наука, 1983.-320 с.

52. Султанов А. X. / Распространение электромагнитной волны в прозрачной среде подверженной деформационным изменениям / А. X. Султанов, И. Jli Виноградова, А. И. Салихов // Вестник УГАТУ, 2006. -Т.7, №1, —С. 170-175.

53. Султанов А. X. Стыковка разнотипных волокон при дистанционном способе доставки, сигнала накачки EDFA усилителя / А. X. Султанов, И: Л. Виноградова, А. И. Салихов // Инфокоммуникационные технологии. Самара, 2006. Т.4, №2. - С. 38-42.

54. Султанов А. X. Экспериментальный анализ образцов из прозрачного ситалла находящихся в наноструктурном состоянии /

55. A. X. Султанов и др. // Сб. докладов IX Международной научно-технической конференции: Компьютерная наука и Информационные технологии 2007, Уфа-Красноусольск. Vol.3. - С. 196-200.

56. Тареев Б. М. Физика диэлектрических материалов / Тареев Б. М., -М:: Энергоиздат, 1982. 320 с.

57. Телен А. Конструирование многослойных интерференционных светофильтров. / А. Телен // Физика тонких пленок. Пер. с англ., под ред.

58. B.Б. Сандомирского и А.Г. Ждана. — М., Мир, 1972. Т.5. — С. 46-83.

59. Тихонравов А. В. О методе синтеза оптических покрытий, использующем необходимые условия оптимальности / А. В. Тихонравов // Вестник МГУ, сер. физика-астрономия, 1982. №6. — С. 91-93.

60. Тихонравов А. В. Синтез слоистых сред / А. В. Тихонравов М.: сер. Физ.-мат, 1987. -№5. - 47 с.

61. Третьяков С. А. Электродинамика сложных сред: киральные, биизотропные и некоторые бианизотропные материалы / С. А. Третьяков // Радиотехн. и электрон., 1994. -Т.39, №10. С. 1457-1470.

62. Фриман Р. Волоконно-оптические системы связи / Р. Фриман // — М.: Техносфера, 2006. 495 с.

63. Фурман Ш. А. Синтез интерференционных покрытий / LLL А. Фурман // Оптика и спектроскопия, 1984. Т.56, вып.2'. - С. 198-200;

64. Фурман Ш. А. Тонкослойные оптические покрытия / Ш: А. Фурман- Л.: Машиностроение, 1977. — 264 с.

65. Хасс F. Физика тонких пленок / Г. Хасс М.: Мир, 1967. - Т.1.343 с.

66. Хасс Г. Физика тонких пленок / Г. Хасс // под ред. Р.Э. Тун — М.: Мир, 1970.- Т.4.- 440 с.

67. Хасс Г. Физика тонких пленок / Г. Хасс, Mi Франкомб, Р. Гофман — М., Мир,-1978. Т.8: - 359 с.

68. Шандаров В. М: Основы, физической; и квантовой- оптики / В. М. Шандаров // уч. пособие длявузов. — Томск: ТУСУР, 2005. 257 с.

69. Шарангович С. Н. Мультиплексорное и усилительное оборудование многоволновых волоконно-оптических систем^ передачи / С. Н: Шарангович // уч.- методич. пособие Томск: ТУСУР, 2007. - 90'с.

70. Эллипсометрия* — метод* исследования поверхности / Отв. ред. А. В. Ржанов Новосибирск: Наука, 1983. — 180 с.

71. Эллипсометрия и поляризованный свет / Р. Азаам, Н. Башара // пер. с англ. под ред. А. В. Ржанова, К. К. Свиташева — М.: Мир, 1981. — 583 с.

72. Яковлев П. П. Проектирование интерференционных покрытий / П. П. Яковлев, Б. Б. Мешков — М.: Машиностроение, 1987, — 186 с.

73. Ярив А. Оптические волны в кристаллах / А. Ярив, П. Юх- М: Мир. 1990.-616 с.

74. Fan Sh. Channel Drop Filters in Photonic Crystals / Sh. Fan, et all. -Optics Express 4, 1998,-Vol.3, №1,-pp. 130-135.

75. Furman Sh. A. Basics of optics of multilayer systems / Sh. A. Furman, A. V. Tikhonravov // Editions Frontiers, Gif-sur Yvette, 1992. — 242 p.

76. Jinno M. Nonlinear Sagnac Interferometer Switch and Its Applications / M. Jinno, et al. // IEEE Journal of Quantum Electronics 1992. Vol. 28, №4, -130 p.

77. Kostrov S. V. Optical switching element based on selective dielectric mirrors and fractal heterostructure / S. V. Kostrov, V. Kh. Bagmanov, A. Kh. Sultanov // Proceedings Paper SPIE Bellingham, Washington: ETATS-UNIS, 2011,- Vol.7992,-pp. 176-184.

78. Macleod H. A., Thin-film optical filters / H.A. Macleod // Adam Hilger Ltd.: London, 1969, pp. 165-167.

79. Sultanov A. Kh. Fiber optic Mach-Zehnder interferometer for research of optical material properties / A. Kh. Sultanov, A. I. Salikhov // Proceedings Paper SPIE Bellingham, Washington: ETATS-UNIS, 2010, Vol.7523, - pp. 82-89.

80. Sultanov A. Kh. Optical properties of polycrystalline glass in nanocrystal condition / A. Kh. Sultanov, I. L. Vinogradova, A. I. Salikhov // Proceedings Paper SPIE Bellingham, Washington: ETATS-UNIS, 2007, Vol.6605, - pp. 68-73.1. УТВЕРЖДАЮ

81. Результаты диссертационной работы используются при проведении оптимизации в работе транспортной сети ОАО МТУ «Кристалл».

82. Начальник отдела проектирования

83. Начальник службы эксплуатации ДТК1. ЙКуРБ1. И. В. Даутов1. Щ 2011г.-> ¥ Л • • '