Стр. 89 - ИНТЕГРАЛЬНАЯ ОПТИКА

И Н Т Е Г Р А Л Ь Н А Я О П Т И К А

89

На рис. 6.2,

б

приведены зависимости интенсивности оптического излу-

чения на выходе матрицы модуляторов и сигналов компараторов для каждого

канала АЦП от амплитуды аналогового сигнала

U

в пределах +

U

max

. В ИО-АЦП

напряжение аналогового сигнала не должно превышать

U

max

, так как цифровой

код становится неоднозначным.

Сформулируем требования к основным элементам АЦП. Каждый отсчет в

АЦП является средним значением входного напряжения за малый конечный

интервал времени. В электрооптическом АЦП происходят два процесса усред-

нения во времени. Первый обусловлен конечным временем прохождения опти-

ческого импульса через матрицу модуляторов, а второй – его конечной дли-

тельностью. Максимально допустимое время усреднения непосредственно свя-

зано с минимальным временем τ

МЗР

,

в течение которого происходит изменение

МЗР. При полной амплитуде напряжения аналогового сигнала и максимальной

частоте, соответствующей полосе Δ

f,

f

N

∆π = τ

2/1

МЗР

.

(6.5)

Величина τ

МЗР

при неизменной полосе пропускания

Δ

f

уменьшается с

увеличением числа битов информации. Максимально допустимое время усред-

нения τ

N

должно удовлетворять условию

МЗР

2/

2

2/

2

/

2

τ

=∆π

τ

+

−

N

f



.

(6.6)

Время прохождения оптическим сигналом расстояния до середины сиг-

нальных электродов одинаково для всех разрядов. Это условие обеспечивается

размещением сигнальных электродов всех модуляторов на общей средней ли-

нии. Длительность лазерного импульса выборки на уровне половины макси-

мальной амплитуды должна удовлетворять условию

f

N

∆π

− =τ

2

2/1

л

2/2ln )1 (8

.

(6.7)

Для того, чтобы использовать все разряды электрооптического АЦП, ана-

логовый входной усилитель должен при соответствующей линейности ампли-

тудно-частотной характеристики обеспечивать выходное напряжение с ампли-

тудой

±U

max

на емкости всех сигнальных электродов матрицы модуляторов в

диапазоне частот до верхней границы спектра аналогового сигнала. При высо-

ких частотах дискретизации число разрядов ИО-АЦП ограничивается длитель-

ностью лазерных импульсов, при меньших частотах дискретизации ограничи-

вающим фактором оказывается реально достижимая мощность входного элек-

трического сигнала.

Экспериментальные образцы ИО-АЦП, выполненные на основе волновод-

ных модуляторов интерферометрического типа на канальных ОВ в ниобате ли-

тия, имеют число разрядов

N

=4, скорость выборки порядка 1 ГГц, полосу про-

пускания 500 МГц, электрическая мощность аналогового сигнала имеет значение

до 2,5 Вт. Для обеспечения нормальной работы лавинных фотодиодов оптиче-

ская мощность на выходе каждого модулятора должна быть не менее 1,5 мкВт.

В настоящее время экспериментально реализованы ИО-АЦП и других ти-

пов: ИО-ЦАП на основе матрицы волноводных модуляторов Фабри-Перо, а

также на основе волноводных акустооптических дефлекторов, которые могут

быть выполнены в виде составных ОВ на кремниевой подложке. Общий прин-