А.Г. Прыгунов1

1 ФГУП «РНИИРС», ФГБОУ ВО ДГТУ (г. Ростов-на-Дону, Россия)

Постановка проблемы. Активное применение телекоммуникационных систем обусловливает потребность в новых научных и технических подходах для решения задач, возникающих в этой области. Анализ технической документации, определяющей перспективы развития телекоммуникационных систем, свидетельствует об актуальности практического использования в этих системах фотонных телекоммуникационных устройств, которые обеспечивают высокое быстродействие, бóльший динамический диапазон (как по частоте, так и по уровню информационного сигнала), возможность вариации параметров и характеристик сигналов в широком динамическом диапазоне значений, а также позволяют снизить энергопотребление и уровень шумов. В настоящее время для улучшения технических характеристик и расширения функциональных возможностей фотонных телекоммуникационных устройств достигается путем применения в их конструкциях технологий голографии. Особое внимание при этом уделяется созданию фотонных устройств с объемными голограммами, экспонированными с использованием двух встречных сферических волн.

Цель. Провести анализ особенностей применения объемных голограмм в фотонных телекоммуникационных устройствах телекоммуникационных систем.

Результаты. Обоснована актуальность использования голографической фотоники при построении устройств телекоммуникационной аппаратуры. Сформулированы физические свойства объемных голограмм, определяющие характер их влияния на параметры когерентного светового потока в фотонных телекоммуникационных устройствах. Проведен анализ физических свойств этих голограмм. Математически обоснованы свойства частотной и пространственной избирательности объемной голограммы, а также свойство канализации энергии светового потока этой голограммой. Показано, что объемная голограмма имеет углы оптимальной реконструкции и полной деструкции оптического поля. Исследованы зависимости модуля нормированной амплитуды дифрагировавшей от объемной фазовой голограммы волны света от длины волны, угла ее падения на объемную голограмму и параметров эмульсии этой голограммы. Изучено влияние угла наклона страты к поверхности эмульсии объемной голограммы и оптической плотности этой эмульсии на направление распространения дифрагировавшего светового потока. Проанализированы особенности применения объемных голограмм в фотонных телекоммуникационных устройствах. Представлены практические рекомендации по построению голографических фотонных устройств с объемными голограммами.

Практическая значимость. Поведенный анализ особенностей использования объемных голограмм в фотонных телекоммуникационных устройствах позволяет сделать вывод о том, что точный учет всех характеристик объемной голограммы затруднен и делает конструкцию фотонного устройства с ее использованием значительно более сложной. Это обусловлено сложностью точной оценки и задания дифракционной эффективности такой голограммы и усадкой материала ее эмульсии при экспонировании. Включение параметра дифракционной эффективности в процесс моделирования трассировки лучей света в конструкции фотонного устройства с объемной голограммой позволяет моделировать голографические изображения и обеспечивает возможность оптимизации параметров конструкции этого устройства.

Прыгунов А.Г. Особенности применения объемных голограмм в фотонных устройствах телекоммуникационных систем //
Радиотехника. 2023. Т. 87. № 1. С. 116−125. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202301-09

1. Межведомственная программа исследований и разработок в области фотоники на 2017-2020 годы. Разработана на основании Протокола заседания президиума Совета при Президенте РФ по модернизации экономики и инновационному развитию России от 9 июля 2014 г. № 4.
2. Стариков Р.С. Фотонные АЦП // Успехи современной радиоэлектроники. 2015. № 2. С. 3-39.
3. Белкин М.Е., Кудж С.А., Сигов А.С. Новые принципы построения радиоэлектронной аппаратуры СВЧ-диапазона с использованием радиофотонной технологии // Российский технологический журнал. 2016. № 1(10). С. 4-20.
4. Прыгунов А.Г. Физические основы использования голографического интерферометра в фотонных телекоммуникационных устройствах. // Радиотехнические и телекоммуникационные системы. 2021. № 2. С. 42-48.
5. Прыгунов А.Г. Физические основы использования объемных отражательных голограмм в устройствах радиофотоники // Электросвязь. 2021. № 8. С. 54-59.
6. Габриэльян Д.Д., Демченко В.И., Караваев С.В., Михайлов Н.А., Прыгунов А.Г. Тракт формирования управляющего сигнала голографической системы автоматической регулировки усиления и его моделирование // Радиотехника. 2019. Т. 83. № 7(9). С. 215-221.
7. Сидоров А.И. Основы фотоники: физические принципы и методы преобразования оптических сигналов в устройствах фотоники. Учебное пособие. СПб: ФГБОУ ВПО «СПБ НИУ ИТМО». 2014. 148 с.
8. Цветков А.Ю., Прыгунов А.Г., Аникейчик Н.Д., Рыбалко И.П., Осипов Н.А. Аналого-цифровое преобразование сигналов с угловой манипуляцией для программно-определяемых радиосистем // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2016. Т. 16. № 3. С. 402–408. DOI: 10.17586. 2226-1494-2016-16-3-402-408.
9. Бутиков Е.И. Оптика: Учеб. пособие для вузов / Под ред. Н.И. Калитеевского. М.: Высшая школа. 1986. 512 с.
10. Родионов С.А. Основы оптики. СПб: ГИТМО. 2000. 364 с.
11. Милер М. Голография: Пер. с чеш. А.С. Сударушкина, В.И. Лусникова. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-е. 1979. 207 с.
12. Денежкин Е.Н. Оптическая голография: Учеб. пособие. Новосибирск: Изд-во НГТУ. 2002. 93 с.
13. Дуденкова В.В. Оптическая голография: Учеб. пособие. Нижний Новгород: Нижегородский гос. ун-т. 2015. 55 с.
14. Безуглов Д.А., Прыгунов А.Г., Трепачев В.В. Анализ дифракции света на эталонной голограмме при измерении перемещений объектов пространственно-спектральным методом // Автометрия СО РАН. 1998. № 5. С. 21-28.
15. Прыгунов А.Г., Прыгунов А.А., Трепачёв В.В., Трепачёва А.В. Увеличение плотности энергии информационного поля оптического интерферометра дифракционным голографическим методом // Материалы 4-й междунар. науч. конф. «Современные проблемы радиоэлектроники». Ростов-на-Дону: РИО РТИСТ ФГБОУ ВПО «ЮРГУЭС». 2012. С. 178-181.
16. Денежкин Е.Н. Оптическая голография: Учеб. пособие. Новосибирск: Изд-во НГТУ. 2002. 93 с.
17. Голубенцева Л.И., Рябухо В.П., Перепелицына О.А. Оптическая голография. Специальный оптический практикум. Саратов: Изд-во ГОУ ВПО СГУ. 2009. 115 с.