ΑΘΗΝΑ 2008 Α. ΤΣΙΠΟΥΡΑΣ ΦΥΣΙΚΟΣ Ρ/Η, Phd

Μέγεθος: px
Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΑΘΗΝΑ 2008 Α. ΤΣΙΠΟΥΡΑΣ ΦΥΣΙΚΟΣ Ρ/Η, Phd"

Transcript

1 ΑΘΗΝΑ 008 Α. ΤΣΙΠΟΥΡΑΣ ΦΥΣΙΚΟΣ Ρ/Η, Phd

2

3 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Τα τελευταία χρόνια µια καινούργια τεχνολογία φαίνεται να κυριαρχεί στη µετάδοση και την επεξεργασία της πληροφορίας, αυτή της Οπτικοηλεκτρονικής. Συνεχώς οι οπτικοηλεκτρονικές διατάξεις εξελίσσονται µε γρήγορους ρυθµούς, ενώ οι πρακτικές εφαρµογές τους επεκτείνονται και αποκτούν µεγαλύτερη σηµασία στην επιστήµη, στην καθηµερινή ζωή, στην έρευνα, στη βιοµηχανία, στην ιατρική, στις συσκευές ευρείας κατανάλωσης και ψυχαγωγίας και ιδιαίτερα στις τηλεπικοινωνίες. Οπτικά συστήµατα επικοινωνίας, που σε σχέση µε τα συµβατικά χρησιµοποιούν ως φορέα φως ορατό ή µη (οπτική ζώνη του ηλεκτροµαγνητικού φάσµατος µε µήκη κύµατος από 0.4 µm έως 1.7 µm). Ως µέσο µεταφοράς της πληροφορίας αντί των κλασσικών χάλκινων γραµµών µεταφοράς (δισύρµατες γραµµές - οµοαξονικά καλώδια) χρησιµοποιούνται οι οπτικές ίνες. Είναι αποδεκτό ότι χωρίς την οπτική ίνα δεν θα υπήρχαν οι οπτικές επικοινωνίες, αλλά τα υπάρχοντα οπτικά συστήµατα δεν θα αξιοποιούσαν πλήρως τις δυνατότητές της, αν δεν υπήρχαν οι οπτικοηλεκτρονικές διατάξεις. Οι παρούσες σηµειώσεις αποτελούν ένα βοήθηµα για την κατανόηση της λειτουργίας των διατάξεων της οπτικοηλεκτρονικής και µια παρουσίαση των βασικών αρχών της. Παρότι σήµερα δεν υπάρχει τοµέας της τεχνολογίας που να µη χρησιµοποιεί µια οπτικοηλεκτρονική διάταξη, το παρόν βοήθηµα εστιάζεται στις εφαρµογές που χρησιµοποιούνται στις τηλεπικοινωνίες και ειδικότερα στις διατάξεις που µπορεί να οδηγήσουν στην πλήρη ολοκλήρωση των οπτικοηλεκτρονικών στοιχείων µε τα ηλεκτρονικά κυκλώµατα µε τα οποία συνδέονται. Αρ. ΤΣΙΠΟΥΡΑΣ ii

4 Αρ. ΤΣΙΠΟΥΡΑΣ iii

5 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1. ΟΠΤΙΚΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΚΑΙ ΟΠΤΙΚΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ Το οπτικό σύστηµα επικοινωνίας ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΑ ΟΠΤΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ Υλικά και τεχνικές κατασκευής οπτικών ολοκληρωµένων κυκλωµάτων Κρυσταλλικά ηλεκτροοπτικά υλικά - LiNbO Ηµιαγωγικά υλικά - Οµάδα ΙΙΙ-V Τεχνικές κατασκευής οπτικών ολοκληρωµένων κυκλωµάτων Τυπικοί κυµατοδηγοί στην ολοκληρωµένη οπτική Τύποι τρισδιάστατων κυµατοδηγών για ολοκληρωµένες οπτικές διατάξεις17.. Καµπύλοι κυµατοδηγοί Μηχανισµοί απωλειών στους οπτικούς κυµατοδηγούς Η ιάδοση στα οπτικά ολοκληρωµένα κυκλώµατα Βασικές εξισώσεις και θεωρήσεις ιάδοση σε ανισότροπα υλικά. Ελλειψοειδές του δείκτη διάθλασης Εξωτερικός έλεγχος οπτικού σήµατος Βασικές αρχές και µέθοδοι ελέγχου Το ηλεκτροοπτικό φαινόµενο και o ηλεκτροοπτικός τανυστής ΑΛΛΗΛΕΠΙ ΡΑΣΗ ΦΩΤΟΣ ΚΑΙ ΥΛΗΣ Η φύση του φωτός Βασικά στοιχεία θεωρίας Ηµιαγωγών Τύποι ηµιαγωγών Οπτικές µεταπτώσεις στους ηµιαγωγούς Η διαδικασία της επανασύνδεσης Ρυθµοί απορρόφησης και ακτινοβολίας. Σχέσεις Εinstein Αντιστροφή πληθυσµών και οπτική ενίσχυση Τρόποι Άντλησης στα αέρια Τρόποι Άντλησης στα υγρά Τρόποι Άντλησης στα Στερεά Τρόποι Άντλησης στούς Ηµιαγωγούς ράση Laser Επαφές p-n ή δίοδοι ή οµοιοεπαφές Ετεροεπαφές ΠΑΘΗΤΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΟΠΤΙΚΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ...54 Αρ. ΤΣΙΠΟΥΡΑΣ iv

6 4.1 Οπτικοί συζεύκτες Oπτικά φίλτρα Αρχή λειτουργίας Πλήθος διακριτών καναλιών Χρόνος προσπέλασης Τύποι οπτικών φίλτρων Χαρακτηριστικές παράµετροι οπτικών φίλτρων ΕΝΕΡΓΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΟΠΤΙΚΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ Χαρακτηριστικά Φωτοπηγών Φωτοεκπέµπουσες δίοδοι - LED Χαρακτηριστικά ρεύµατος οπτικής ισχύος Το φάσµα ακτινοβολίας µιας LED Εύρος ζώνης των LED οµές ίοδων LASER LD Laser Fabry Pérot (LD FP) Laser κατανεµηµένης ανατροφοδότησης (LD DFB) Laser κατανεµηµένου ανακλαστήρα (LD DBR) οµές Laser Ετεροεπαφής Laser κβαντικών φρεάτων VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) Χαρακτηριστική P-I Laser Η καµπύλη απολαβής των συµπαγών διόδων laser Εξισώσεις ρυθµών και χαρακτηριστικά συνεχούς λειτουργίας (CW) του Laser Ηλεκτρονικά κυκλώµατα οδήγησης φωτοπηγών Ο ποµπός του οπτικού συστήµατος φωτοφωρατές PD Αρχή λειτουργίας φωτοφωρατών Τύποι φωτοφωρατών Ο θόρυβος στο φωτοφωρατή Ηλεκτρονικά κυκλώµατα οδήγησης φωτοφωρατών Ο δέκτης ενός οπτικού συστήµατος Εικόνα θορύβου ενισχυτή. Εφαρµογή τον οπτικό δέκτη Οπτικοί ενισχυτές Ενισχυτές ηµιαγωγού (Semiconductor Optical Amplifiers SOA) Ενισχυτές Ίνας µε Πρόσµειξη Ερβίου (Εrbium Doped Fiber Amplifiers EDFA) Ενισχυτές Raman...91 Αρ. ΤΣΙΠΟΥΡΑΣ v

7 5.6.4 Γενικά φαινόµενα στους οπτικούς ενισχυτές Τοποθέτηση των οπτικών ενισχυτών ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΜΕΤΑ ΟΣΗΣ ΚΑΙ ΛΗΨΗΣ ΟΠΤΙΚΟΥ ΣΗΜΑΤΟΣ Σχήµατα διαµόρφωσης Ψηφιακό σχήµα διαµόρφωσης ΟΟΚ (Οn Off Keying) ιαµόρφωση υποφέρουσας συχνότητας (Subcarrier modulation SCM) Μέθοδοι διαµόρφωσης Άµεση διαµόρφωση Εξωτερική διαµόρφωση Ηλεκτροοπτικοί διαµορφωτές Mach Zehnder (MZ) Συντελεστές ποιότητας των οπτικών διαµορφωτών Τεχνολογία ηλεκτροοπτικών διαµορφωτών, επιδόσεις και περιορισµοί ιαµορφωτές ηλεκτροαπορρόφησης (Electro Absorption EA) ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Αρ. ΤΣΙΠΟΥΡΑΣ vi

8 Αρ. ΤΣΙΠΟΥΡΑΣ vii

9

10 1. ΟΠΤΙΚΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΚΑΙ ΟΠΤΙΚΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ Τα βήµατα µε τα οποία έγινε η εξέλιξη των οπτικών επικοινωνιών. Οι λόγοι χρησιµοποίησης του «φωτός» για τη µετάδοση της πληροφορίας Τα βασικά µέρη ενός οπτικού συστήµατος επικοινωνιών Τα πλεονεκτήµατα ενός τέτοιου συστήµατος Η χρήση του φωτός για τη µεταφορά πληροφορίας δεν είναι ασφαλώς µια καινούργια ιδέα. Πολύ ενωρίς ο άνθρωπος χρησιµοποίησε οπτικές τεχνικές για να µεταδώσει πληροφορίες σε κοντινές ή µακρινές αποστάσεις. Από τα σήµατα καπνού και τις φρυκτωρίες και αργότερα τον οπτικό τηλέγραφο φτάνουµε στον ηλεκτρικό τηλέγραφο, το τηλέφωνο και τις ραδιοφωνικές ζεύξεις, στα µικροκύµατα, στα radar, την τηλεόραση, τα τηλέτυπα και τις δορυφορικές επικοινωνίες. Όµως, σχετικά γρήγορα φάνηκε ότι τα ραδιοηλεκτρικά κύµατα δεν θα επαρκούσαν για πολύ για την κάλυψη των αναγκών της ανθρωπότητας, αφού η ζήτηση για τηλεπικοινωνιακές υπηρεσίες ολοένα αυξανόταν. Το πρόβληµα του συνωστισµού των τηλεπικοινωνιακών καναλιών ήταν αδύνατο πλέον να ξεπεραστεί αξιοποιώντας το διαθέσιµο εύρος ζώνης από τα ραδιοηλεκτρικά κύµατα. Εδώ αρχίζουν οι προσπάθειες για την αξιοποίηση του τεράστιου εύρους ζώνης, που προσφέρει η οπτική περιοχή (υπέρυθρο, ορατό και υπεριώδες) του ηλεκτροµαγνητικού φάσµατος. Το ΗΛΜ Φάσµα Έχει ενδιαφέρον να εξετάσουµε τους πρακτικούς λόγους που οδηγούσαν τους τηλεπικοινωνιακούς µηχανικούς σε όλο και υψηλότερες συχνότητες. Το κύριο χαρακτηριστικό ενός τηλεπικοινωνιακού συστήµατος είναι η χωρητικότητα πληροφορίας του, που πρακτικά καθορίζει το ρυθµό πληροφορίας (bps) ή το πλήθος των «σηµάτων πληροφορίας» που µπορεί να µεταδώσει µε συγκεκριµένο λόγο σήµατος προς θόρυβο (S/N). Είναι γνωστό ότι η χωρητικότητα πληροφορίας µιας ζεύξης είναι ανάλογη µε το εύρος ζώνης της διαµορφωµένης φέρουσας συχνότητας, που διαθέτει η ζεύξη. Η διαµόρφωση είναι µια διαδικασία απαραίτητη για τη µεταφορά της πληροφορίας και έχει ως αποτέλεσµα τη διεύρυνση του φάσµατος της φέρουσας συχνότητας, σε έκταση τουλάχιστον διπλάσια από το εύρος συχνοτήτων που έχει το σήµα διαµόρφωσης. Έτσι για τη µετάδοση ενός τηλεοπτικού καναλιού που απασχολεί συνήθως ένα εύρος συχνοτήτων 5 MHz, µε φέρουσα συχνότητα f c = 150 MHz, πρέπει να αφιερώσουµε τη ζώνη του ηλεκτροµαγνητικού φάσµατος από 145 MHz έως 155 MHz. Αυτό το φασµατικό εύρος µεγαλώνει, όταν χρησιµοποιήσουµε τεχνικές ψηφιακής διαµόρφωσης (πρακτικά είναι πολλαπλάσιο του ρυθµού σηµατοδοσίας). Παρατηρώντας το ηλεκτρο- µαγνητικό φάσµα, βλέπουµε ότι όλες µαζί οι κλασσικές τηλεπικοινωνιακές ζώνες (µακρά, µεσαία, βραχέα, υπερβραχέα και µικροκύµατα) διαθέτουν µια έκταση συχνοτήτων B = 30 GHz που µπορεί να χρησιµοποιηθεί για την ταυτόχρονη µετάδοση B n = σηµάτων πληροφορίας. f m Αρ. ΤΣΙΠΟΥΡΑΣ 1

11 Σχήµα 1.1 Το χρησιµοποιούµενο φάσµα συχνοτήτων στις οπτικές επικοινωνίες Τα οπτικά συστήµατα λειτουργούν λίγο πιο κάτω από τη συχνότητα του ορατού φωτός γύρω στα 1.55 µm και 1.3 µm. Χρησιµοποιώντας σαν φέρουσα την αντίστοιχη συχνότητα των 193 ΤΗz και εκµεταλλευόµενοι το 5-10% του φάσµατος γύρω από αυτήν όπως και στις συµβατικές τηλεπικοινωνίες, το διαθέσιµο εύρος ζώνης προκύπτει ως B GHz, αυξάνοντας τον αριθµό των τηλεπικοινωνιακών καναλιών που µπορούν να εξυπηρετηθούν ταυτόχρονα, κατά ένα παράγοντα τουλάχιστον Αυτό βέβαια είναι ένα θεωρητικό όριο και αφορά µόνο τη φέρουσα συχνότητα. Στην υλοποίηση βέβαια ενός οπτικού συστήµατος συµµετέχουν διάφορες διατάξεις που περιορίζουν σηµαντικά το εύρος ζώνης Β, το οποίο όµως παραµένει αρκετά µεγαλύτερο από το αντίστοιχο των συµβατικών τηλεπικοινωνιακών συστηµάτων. Συνεπώς δεν είναι υπερβολή να πούµε ότι αν αξιοποιηθεί η οπτική ζώνη του ηλεκτροµαγνητικού φάσµατος, υπερκαλύπτονται οι ανάγκες της ανθρωπότητας για επικοινωνία και πληροφόρηση τουλάχιστον για το άµεσο µέλλον. Το έναυσµα για τη χρήση του οπτικού φάσµατος αποτελεί η ανακάλυψη του laser γύρω στα Το laser είναι µια µονοχρωµατική πηγή στην οπτική περιοχή, µε σταθερά κυµατικά χαρακτηριστικά, εξαιρετική πυκνότητα ακτινοβολίας, κατευθυντικότητα και µε δυνατότητα διαµόρφωσης στις υψηλές συχνότητες. εδοµένου ότι αρχικά η τεχνολογία δεν διέθετε τις κατάλληλες διατάξεις διαµόρφωσης και φώρασης του φωτός, η κινητοποίηση των ερευνητών και των µηχανικών ήταν πρωτοφανής. Ανακαλύπτονται νέα υλικά και εξελίσσονται για τηλεπικοινωνιακή χρήση φωτοδίοδοι, φωτοτρανζίστορ, φωτο-fet και άλλα είδη φωτοπηγών όπως οι φωτοεκπέµπουσες δίοδοι ή LED. Τα πρώτα οπτικά συστήµατα είναι ασύρµατα. Στα τέλη της δεκαετίας του 1960 παρουσιάζεται στα εργαστήρια της Αγγλικής Standard Telecommunications Labs ένα απλό οπτικό σύστηµα που χρησιµοποιεί σαν µέσο µεταφοράς του οπτικού φέροντος συνεχή ίνα από γυαλί. Οι πρώτες οπτικές ίνες χρησιµοποιούνταν ήδη στην ιατρική για την κατασκευή ενδοσκοπίων, αλλά δεν ήταν κατάλληλες για χρήση στις τηλεπικοινωνίες αφού εµφάνιζαν µεγάλη εξασθένιση της τάξης των 1000 db/km. Οι κατασκευαστές µε κατάλληλες τεχνικές (αποµακρύνοντας τις διάφορες προσµείξεις και Αρ. ΤΣΙΠΟΥΡΑΣ

12 κυρίως τα ιόντα υδροξυλίου) περιορίζουν την εξασθένιση στα 0.5 db/km (1980). Tο µέσο µεταφοράς των οπτικών συστηµάτων είχε πλέον βρεθεί. Παράλληλα η ανάπτυξη των νέων υλικών οδηγεί στην κατασκευή ηµιαγωγικών πηγών laser και φωτοφωρατών µε διαστάσεις συγκρίσιµες µε τα χρησιµοποιούµενα µήκη κύµατος µm. Σήµερα η έρευνα στοχεύει στη µονολιθική ολοκλήρωση τους, άρα και στη µαζική παραγωγή τους κατά τα πρότυπα των ολοκληρωµένων ηλεκτρονικών κυκλωµάτων. 1.1 Το οπτικό σύστηµα επικοινωνίας Ένα τηλεπικοινωνιακό σύστηµα οπτικών ινών δεν διαφέρει στις βασικές αρχές από το αντίστοιχο συµβατικό. Σε γενικές γραµµές ένα απλό σύστηµα οπτικής επικοινωνίας παρουσιάζεται στο Σχήµα 1.. Η πληροφορία που πρόκειται να µεταδοθεί είναι κατ αρχήν σε ηλεκτρική µορφή και µετατρέπεται σε οπτικό σήµα. Αυτό απαιτεί µια οπτική πηγή και το κατάλληλο ηλεκτρονικό κύκλωµα οδήγησης (driver). Στη συνέχεια το οπτικό πλέον σήµα οδηγείται µέσω της οπτικής ίνας. Σε µερικά σηµεία της διαδροµής είναι δυνατόν να δροµολογηθεί σε άλλα κανάλια αν χρειάζεται, µε τη βοήθεια διατάξεων µεταγωγής. Στα πραγµατικά συστήµατα το οπτικό σήµα κατά τη διάδοσή του υφίσταται εξασθένιση δεδοµένου ότι χρησιµοποιούνται ίνες µεγάλου µήκους. Έτσι κατά µήκος µιας οπτικής ζεύξης τοποθετούνται ενισχυτές ή αναγεννητές ανάλογα µε το αν το οπτικό φέρον έχει διαµορφωθεί αναλογικά ή ψηφιακά. Όταν το οπτικό σήµα φτάσει στον οπτικό δέκτη µετατρέπεται και πάλι σε ηλεκτρικό µε τη βοήθεια ειδικής διάταξης, του φωτοφωρατή. Ηλεκτρικό σήµα πληροφορίας Κωδικοποιητής ιαµορφωτής Οδηγός βαθµίδα ιαµορφωµένο φως Μετατροπέας ηλεκτρικού σε οπτικό σήµα Οπτική πηγή Laser -LED Κυκλώµατα Μεταγωγής Οπτική ίνα Μετατροπέας οπτικού σε ηλεκτρικό σήµα Επαναλήπτες Ενισχυτές Ηλεκτρικό σήµα πληροφορίας Αποκωδικοποιητής Αποδιαµορφωτής Ενισχυτής Φίλτρα Φωτοφωρατής ίοδος APD - PIN Ηλεκτρικό σήµα Σχήµα 1. Το βασικό οπτικό σύστηµα τηλεπικοινωνιών Τα ηλεκτρικά σήµατα πληροφορίας (αν έχει προηγηθεί πολυπλεξία) στη συνέχεια ενισχύονται, διαχωρίζονται και ανακτούν την αρχική τους µορφή. Στα αναλογικά οπτικά συστήµατα η µεταβολή της έντασης του φωτός που εκπέµπεται από τη φωτεινή πηγή γίνεται µε συνεχή τρόπο ενώ στα ψηφιακά λαµβάνονται διακεκριµένες µεταβολές της Αρ. ΤΣΙΠΟΥΡΑΣ 3

13 π.χ. παλµοί on-off. Η αναλογική διαµόρφωση σε ένα οπτικό σύστηµα είναι λιγότερο αποτελεσµατική από την ψηφιακή. Αυτό οφείλεται στο ότι στην αναλογική διαµόρφωση απαιτούνται υψηλότερες τιµές σήµατος προς θόρυβο (S/N) στο δέκτη και µεγάλη γραµµικότητα, που δεν παρέχουν οι διαθέσιµες στο εµπόριο ηµιαγωγικές οπτικές πηγές. Συνεπώς τα αναλογικά οπτικά συστήµατα περιορίζονται σε ζεύξεις µικρών αποστάσεων και συγκεκριµένες εφαρµογές όπως η διανοµή τηλεοπτικού σήµατος (καλωδιακή TV). Η επεξεργασία της πληροφορίας (διαµόρφωση, πολυπλεξία) και η µεταγωγή των οπτικών σηµάτων κατά µήκος της οπτικής ίνας, σε µεγάλο ποσοστό των εν χρήσει συστηµάτων, γίνονται σε ηλεκτρική µορφή. Παλιότερα το ίδιο συνέβαινε και µε την ενίσχυση του οπτικού σήµατος. ηλαδή το οπτικό σήµα µετατρεπόταν σε ηλεκτρικό, ενισχυόταν και µετατρεπόταν ξανά σε οπτικό για να συνεχιστεί η µετάδοσή του δια µέσου της οπτικής ίνας. Σήµερα έχουν εγκατασταθεί συστήµατα, όπου όλες οι παραπάνω διαδικασίες γίνονται σε οπτική µορφή µε τη χρήση καταλλήλων οπτικοηλεκτρονικών διατάξεων (οπτικοί ενισχυτές, οπτικά φίλτρα), µε αποτέλεσµα την αύξηση του εύρους ζώνης της οπτικής ζεύξης. Ένα οπτικό τηλεπικοινωνιακό σύστηµα περιλαµβάνει: Οπτική ίνα. Είναι η βάση του συστήµατος και σε αυτήν οφείλονται τα πλεονεκτήµατα του. Ενεργά οπτικοηλεκτρονικά στοιχεία. Περιλαµβάνουν τις φωτεινές πηγές, και τους φωτοφωρατές, που πραγµατοποιούν τις βασικές λειτουργίες της δηµιουργίας και ανίχνευσης του οπτικού σήµατος καθώς και τους οπτικούς ενισχυτές που το ενισχύουν κατά τη διάρκεια της διαδροµής του στην οπτική ίνα. Παθητικά οπτικοηλεκτρονικά στοιχεία. Περιλαµβάνουν τα οπτικά φίλτρα, τους οπτικούς µεταγωγείς, τους οπτικούς διαµορφωτές και συζεύκτες που χρησιµεύουν στην επεξεργασία του οπτικού σήµατος. Στα παραπάνω θα πρέπει να προσθέσουµε και τις ηλεκτρονικές διατάξεις οδήγησης των ενεργών στοιχείων καθώς και τις ηλεκτρονικές βαθµίδες επεξεργασίας του σήµατος σε ηλεκτρική µορφή. Αρ. ΤΣΙΠΟΥΡΑΣ 4

14 . ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΑ ΟΠΤΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ Η κυµατοδήγηση της ηλεκτροµαγνητικής ενέργειας στις οπτικές συχνότητες µε τη βοήθεια λεπτών στρωµάτων διηλεκτρικών υλικών, επιτεύχθηκε στις αρχές της δεκαετίας του Αυτή ήταν και η απαρχή για την πραγµατοποίηση παθητικών κυρίως οπτικών δοµικών στοιχείων σε ένα µόνο υπόστρωµα µε τεχνικές ανάλογες της µικροηλεκτρονικής, που γρήγορα επεκτάθηκαν σε ηµιαγωγικά υλικά για την πραγµατοποίηση ενεργών στοιχείων. Τα οπτικά αυτά δοµικά στοιχεία ενεργά η µη, που χαρακτηρίζονται από την επιπεδική (planar) τεχνολογία και φιλοδοξούν να επαναλάβουν τις επιτυχίες των ηλεκτρονικών ολοκληρωµένων κυκλωµάτων πυριτίου, αποτελούν µια νέα κατηγορία οπτικών λειτουργικών στοιχείων, γνωστή ως οπτικά ολοκληρωµένα κυκλώµατα (OIC - Optical Integrated Circuits). Λόγω των µικρών απαιτήσεών σε οπτική ισχύ και των µικρών διαστάσεων τους σε σχέση µε τα διακριτά οπτικά στοιχεία όγκου (bulk elements), γρήγορα άρχισαν να τα αντικαθιστούν στα οπτικά συστήµατα. Επιπλέον παρουσιάζουν µεγάλο εύρος ζώνης και αναισθησία στις ηλεκτροµαγνητικές παρεµβολές αφού ο φορέας του σήµατος είναι πλέον φως και όχι ηλεκτρικό ρεύµα. Άλλα ελκυστικά χαρακτηριστικά των ολοκληρω- µένων οπτικών κυκλωµάτων είναι η µεγαλύτερη αξιοπιστία, µηχανική αντοχή, εύκολη ευθυγράµµιση και ένταξή τους σε ένα οπτικό σύστηµα και φυσικά η δυνατότητα της µαζικής παραγωγής µε αποτέλεσµα την προοπτική σοβαρής µείωσης του κόστους. Έτσι αναπτύχθηκε µια νέα τεχνολογία η οποία βρίσκεται ήδη σε εξέλιξη, αυτή της ολοκληρωµένης οπτικής (integrated optics). Στόχος της ολοκληρωµένης οπτικής είναι η ανάπτυξη ολοκληρωµένων οπτικών διατάξεων σε ένα µόνο υπόστρωµα για τον έλεγχο και την επεξεργασία σηµάτων σε οπτική µορφή. Αυτό όµως δεν είναι πάντα εφικτό, αφού πολλές εφαρµογές απαιτούν τη χρήση και µη οπτικών στοιχείων ή και περισσότερων του ενός υλικών. Αυτό είναι αποτέλεσµα διαφόρων συµβιβασµών, που οφείλονται είτε στις φτωχές οπτικές ιδιότητες ορισµένων υποστρωµάτων είτε στα πλεονεκτήµατα που παρουσιάζουν κάποιες ηλεκτρονικές διατάξεις στα οπτικά συστήµατα. Πράγµατι τα OIC ανάλογα µε τη λειτουργία τους, απαιτούν συνδυασµούς των παρακάτω στοιχείων: Πηγών για τη δηµιουργία οπτικής ισχύος, διαµορφωτών για την εισαγωγή του µηνύµατος, µεταγωγέων για τη δροµολόγηση αυτής της ισχύος, οπτικών κυµατοδηγών για τη σύνδεση των διαφόρων δοµικών στοιχείων του και φωτοφωρατών για τη λήψη των οπτικών σηµάτων. Οι πηγές, οι φωτοφωρατές και οι κυµατοδηγοί µπορεί να είναι αµιγώς οπτικά στοιχεία, ενώ η διαµόρφωση και ο έλεγχος του οπτικού σήµατος γενικότερα, επιτυγχάνονται πιο εύκολα µε χρήση κατάλληλων υλικών που Αρ. ΤΣΙΠΟΥΡΑΣ 5

15 χρησιµοποιούν φαινόµενα όπως το φωτοηλεκτρικό, το ηλεκτροοπτικό, το ακουστοοπτικό κ.α. Σαν αποτέλεσµα αναπτύχθηκαν τελικά δύο τεχνικές ολοκλήρωσης: Η υβριδική, όπου στην κατασκευή ενός OIC χρησιµοποιούνται διαφορετικά υλικά για την πραγµατοποίηση των απαιτούµενων λειτουργιών, όπως σύνθετοι ηµιαγωγοί ηλεκτροοπτικά διηλεκτρικά και καθαρό γυαλί. Αυτή η µέθοδος είναι αρκετά λειτουργική και παρέχει τη δυνατότητα στα οπτικά συστήµατα να καταλαµβάνουν επιφάνεια (footprints) ακόµα µικρότερη σε σχέση µε τα αντίστοιχα που βασίζονται σε διακριτά στοιχεία. Η υβριδική ολοκλήρωση παρέχει υψηλή απόδοση των ολοκληρωµένων φωτονικών κυκλωµάτων αφού τα οπτικά και τα ηλεκτρονικά στοιχεία µπορούν να κατασκευαστούν από διαφορετικά υλικά και εποµένως να βελτιστοποιηθούν σχεδιαστικά και κατασκευαστικά. Η µονολιθική, όπου χρησιµοποιείται αποκλειστικά ένα υλικό σαν υπόστρωµα για την ολοκλήρωση των δοµικών οπτικών στοιχείων (πηγή, κυµατοδηγός, φωτοφωρατής), που είναι ένας σύνθετος ηµιαγωγός. Το µεγάλο πλεονέκτηµα της µονολιθικής ολοκλήρωσης είναι η µείωση του κόστους µιας και το κόστος που σχετίζεται µε τη συσκευασία (packaging) των µεµονωµένων φωτονικών εξαρτηµάτων µειώνεται κατά πολύ. Επίσης, ένας µεγάλος αριθµός φωτονικών και ηλεκτρονικών στοιχείων µπορούν να κατασκευαστούν στο ίδιο υπόστρωµα, µε ταυτόχρονη εκµετάλλευση της δυνατότητας παραγωγής µεγάλου αριθµού οπτικοηλεκτρονικών κυκλωµάτων. Συνεπώς, στην υβριδική τεχνολογία, η κατασκευή των δοµικών στοιχείων που αποτελούν το OIC γίνεται ξεχωριστά. Αυτό έχει ως αποτέλεσµα την επίτευξη εξαιρετικών χαρακτηριστικών, µε αρκετά ωστόσο προβλήµατα διασύνδεσης. Τα µονολιθικά ολοκληρωµένα κυκλώµατα θεωρούνται από τεχνική άποψη ως ιδανική λύση, η κατασκευή τους όµως είναι µέχρι σήµερα ιδιαίτερα δαπανηρή. Το µεγάλο πλεονέκτηµα των µονολιθικών είναι ότι χρησιµοποιούν ως υπόστρωµα σύνθετα ηµιαγωγικά υλικά µε τα οποία µπορούν να κατασκευαστούν οπτικά αλλά και ηλεκτρονικά στοιχεία (φωτοφωρατές, τρανζίστορ FET). Τα στοιχεία αυτά συνδυαζόµενα σε ένα µόνο ολοκληρωµένο κύκλωµα µπορούν να επιτύχουν τη βέλτιστη λειτουργία. Βέβαια η τεχνολογία αυτή ξεπερνάει τα όρια της ολοκληρωµένης οπτικής και αναφέρεται σαν ολοκληρωµένη οπτικοηλεκτρονική (integrated optoelectrοnics). Γενικά στην τεχνολογία των µονολιθικών οπτικών ολοκληρωµένων διατάξεων διακρίνοµε δύο τάσεις. Στη µια γίνεται προσπάθεια για µονολιθική ολοκλήρωση των οπτικοηλεκτρονικών στοιχείων των τερµατικών οπτικών διατάξεων εκποµπής ή λήψης µε τα αντίστοιχα ηλεκτρονικά κυκλώµατα ελέγχου ή ενίσχυσης. Οι λαµβανόµενες διατάξεις είναι γνωστές σαν οπτικοηλεκτρονικά ολοκληρωµένα κυκλώµατα (ΟptoElectronic Integrated Circuits - OEIC). Η άλλη τάση εκφράζεται µε την προσπάθεια για µονολιθική ολοκλήρωση οπτικοηλεκτρονικών στοιχείων µε διατάξεις κυµατοδήγησης της οπτικής Αρ. ΤΣΙΠΟΥΡΑΣ 6

16 ισχύος (κυµατοδηγοί - συζεύκτες - µεταγωγείς). Οι λαµβανόµενες διατάξεις είναι γνωστές σαν φωτονικά ολοκληρωµένα κυκλώµατα (Photonic Integrated Circuits - PIC). Στόχος και στις δύο περιπτώσεις είναι η αύξηση της µηχανικής αντοχής των λαµβανοµένων διατάξεων και η µείωση του κόστους κατασκευής των. Τα τελευταία χρόνια παρατηρείται ότι οι τεχνικές που χρησιµοποιούνται στην ολοκληρωµένη οπτική εισχωρούν και σε άλλες περιοχές. Αυτό φαίνεται από το πλήθος των νέων όρων που χρησιµοποιούνται όπως οπτρονική (optronics), φωτονική (photonics), ηλεκτροοπτική (electro - optics), φωτοηλεκτρονική (photo - electronics), κ.α. Είναι φανερό ότι οι περιοχές αυτές αλληλοεπικαλύπτονται, εκφράζουν όµως τις διαφορετικές όψεις µιας αναπτυσσόµενης προσπάθειας για τη χρησιµοποίηση των οπτικών συχνοτήτων σε ένα ευρύ πεδίο εφαρµογών. Αρ. ΤΣΙΠΟΥΡΑΣ 7

17 .1 Υλικά και τεχνικές κατασκευής οπτικών ολοκληρωµένων κυκλωµάτων Η επιλογή του υλικού αλλά και της τεχνικής που θα εφαρµοστεί στην κατασκευή ενός υβριδικού ή µονολιθικού OIC, εξαρτάται από τη λειτουργία, το χρησιµοποιούµενο µήκος κύµατος και τις απαιτούµενες επιδόσεις της διάταξης. Τα πιο συνηθισµένα υλικά στο χώρο της ολοκληρωµένης οπτικής είναι τα ηλεκτροοπτικά υλικά, µε κύριο αντιπρόσωπο το Νιοβικό Λίθιο (LiNbO 3 ), τα πολυµερή, το γυαλί για τα παθητικά στοιχεία και οι σύνθετοι ηµιαγωγοί των οµάδων ΙΙΙ - V και II - VI του περιοδικού συστήµατος, που είναι και τα µόνα κατάλληλα υλικά για µονολιθική οπτική ολοκλήρωση. Στον παρακάτω πίνακα παρουσιάζονται µερικές φυσικές και τεχνολογικές παράµετροι καθώς και επιδόσεις αυτών των υλικών. Πίνακας.1 Υλικά της ολοκληρωµένης οπτικής. Ποµπός/δέκτη ς παθητικ ά στοιχεία µήκος κύµατος (µm) απώλειες σύνδεσης µε οπτική ίνα (db) απώλειες κυµατοδηγού (db/cm) Θερµική ευαισθησία του δ.δ.dn/dt (10-4 o K) Πολωτική ευαισθησί α[n TE- n TM ] (10-4 ) ιάµετρος υποστρωµατικού δισκίου (wafer) (cm) InGaAsp/InP 1.3/1. GaAlAs/GaAs 1.3/ > > Άµορφο SiO (Γυαλί) 1.3/ <0.1 < >10 LiNbO 3 1.3/1. 5 <1 <0.3 < πολυµερή < 1.1 < >0 Στη συνέχεια δίνονται περισσότερα στοιχεία για τα παραπάνω υλικά, µε ιδιαίτερη έµφαση το Νιοβικό Λίθιο και τα υλικά της οµάδας ΙΙΙ V που θα εκτεθούν σε ξεχωριστές υποπαραγράφους. Γυαλί : Συνήθως χρησιµοποιείται για την κατασκευή κυµατοδηγών. Χρησιµοποιούνται δύο διαφορετικές τεχνολογίες, της ανταλλαγής ιόντων µε διάχυση (ion exchange) [Ramaswamy 1988] και της εναπόθεσης SiO /Si (Silica to silicon deposition) [Kawachi 1990]. Οι κυµατοδηγοί που προκύπτουν παρουσιάζουν εξαιρετικά µικρές απώλειες και η σύζευξη τους µε οπτική ίνα επιτυγχάνεται µε τη µέθοδο της εκλέπτυνσης (butt - coupling). Πολυµερή : Περιλαµβάνουν µια ευρύτατη κατηγορία υλικών. Χρησιµοποιούνται αποκλειστικά για την κατασκευή παθητικών οπτικών στοιχείων. Περισσότερο Αρ. ΤΣΙΠΟΥΡΑΣ 8

18 προτιµούνται σήµερα οι πολυκαρβονικές ενώσεις (χρησιµοποιούνται και για την κατασκευή οπτικών δίσκων CD) και το πολυµεθυλοµεθακρυλικό PMMA. Άλλα πολυµερή που εµφανίζουν υψηλούς συντελεστές ηλεκτροοπτικότητας και µη γραµµικότητας είναι ιδιαίτερα ασταθή [Nishihara 1989]. Υλικά της οµάδας ΙΙ - VI : Οι σύνθετοι ηµιαγωγοί που προκύπτουν από τα υλικά των οµάδων ΙΙ (δηλαδή Zn, Cd, Hg) και VI (δηλαδή S, Se, Te) χρησιµοποιούνται κυρίως στα µήκη κύµατος που είναι µικρότερα από 0.5 µm και µεγαλύτερα από 5.0 µm. Για παράδειγµα υλικά όπως το HgTe και CdTe παρουσιάζουν πολύ καλή προσαρµογή κρυσταλλικού πλέγµατος µε αποτέλεσµα τριαδικοί ηµιαγωγοί όπως το Hg x Sn 1-x Te να χρησιµοποιούνται για την κατασκευή φωτοφωρατών στο µέσον του υπέρυθρου. Στο ίδιο χρωµατικό παράθυρο χρησιµοποιούνται σύνθετοι ηµιαγωγοί όπως Pb x Sn 1-x Te και Pb x Sn 1-x Se, σε εφαρµογές νυχτερινής όρασης, θερµικής απεικόνισης καθώς και στις οπτικές επικοινωνίες ελεύθερου χώρου σε µεγάλα µήκη κύµατος..1.1 Κρυσταλλικά ηλεκτροοπτικά υλικά - LiNbO 3 Στην κατηγορία αυτή των υλικών ανήκουν οι ηλεκτροοπτικοί κρύσταλλοι KDP (KH PO 4 ) και ADP (NH 4 H PO 4 ) που χρησιµοποιήθηκαν ευρέως στα πρώτα βήµατα της ολοκληρωµένης οπτικής. Είναι ανισότροποι και παρουσιάζουν τεταρτοταγή και δευτεροταγή άξονα συµµετρίας, δηλαδή στροφές του κρυστάλλου γύρω από αυτόν τον άξονα κατά π/4 και π/ δεν µεταβάλουν τις ιδιότητές τους. Κατασκευάζονται εύκολα από κατάλληλα υδατικά διαλύµατα και δίνουν κρυστάλλους µε πλάτη έως 5 cm. ιαλύονται στο νερό και είναι ιδιαίτερα εύθραυστοι, πράγµα που δυσκολεύει την επεξεργασία τους [Kaminow 1966]. Σήµερα τα πλέον χρησιµοποιούµενα ηλεκτροοπτικά υλικά είναι οι κρύσταλλοι του τύπου ΑΒΟ 3 της οµάδας των περοβσκιτών, µε κύριο εκπρόσωπο το Νιοβικό Λίθιο - LiNbO 3. Το κρυσταλλικό αυτό υλικό έχει γίνει αντικείµενο εκτεταµένης έρευνας λόγω της µεγάλης οπτικής µη γραµµικότητάς του και της δυνατότητας χρήσης του σε συσκευές όπως παραµετρικοί ταλαντωτές, ηλεκτροοπτικοί διαµορφωτές - µεταγωγείς κ.α. Παρουσιάζει µεγάλους συντελεστές ηλεκτροοπτικότητας, και χρησιµοποιείται στα µήκη κύµατος από 0.5 µm έως 1.5 µm µε αξιοσηµείωτο χαρακτηριστικό τις ιδιαίτερα µικρές απώλειες των κατασκευαζόµενων κυµατοδηγών (< 0.3 db/cm). Το LiNbΟ 3 είναι σιδηροηλεκτρικό σε θερµοκρασία δωµατίου και σε αυτή τη φάση διατηρείται µέχρι τη θερµοκρασία Curie T c = 100 o C. Είναι ροµβοεδρικό, µε κρυσταλλική συµµετρία 3m (δηλαδή παρουσιάζει τριτοταγή άξονα συµµετρίας) µε αποτέλεσµα να µην εµφανίζει συµµετρία αντιστροφής. Η επεξεργασία του είναι πολύ εύκολη και δίνει υποστρωµατικά δισκία (wafers) µεγάλων διαστάσεων, µέχρι 7 cm. Το LiNbO 3 παρουσιάζει ενδογενή διπλοθλαστικότητα λόγω ανισοτροπίας και είναι αρνητικός 1, µονοαξονικός κρύσταλλος. Έτσι οι διατάξεις που βασίζονται σε LiNbO 3 παρουσιάζουν 1 δηλαδή ο έκτακτος δείκτης διάθλασης n e είναι µικρότερος από τον τακτικό n o. δηλαδή n X = n Y = n o n Z = n e όπου X,Y, Z οι κύριοι κρυσταλλογραφικοί του άξονες. Αρ. ΤΣΙΠΟΥΡΑΣ 9

19 µεγάλη εξάρτηση από την πόλωση, που αντιµετωπίζεται µε κατάλληλη διευθέτηση των κρυσταλλογραφικών αξόνων του κρυστάλλου [Thylen 1988]. Στην πράξη, τα όρια χρήσης του υλικού προκύπτουν από την περιορισµένη δυνατότητα διαχείρισης µεγάλης οπτικής ισχύος. Αυτό οφείλεται στο γνωστό ως φαινόµενο της φωτοδιαθλαστικής καταστροφής (photorefractive effect - damage) 3, το οποίο υποβαθµίζει τις επιδόσεις των διατάξεών του λόγω αυξηµένης διασποράς [Hall 1990]. Το φαινόµενο µειώνεται µε την αύξηση του χρησιµοποιούµενου µήκους κύµατος και εξαλείφεται σχεδόν για µήκη κύµατος µεγαλύτερα από 1.3 µm [Harvey 1986]. Άλλοι περιορισµοί τίθενται από το γεγονός ότι ένα υλικό µε µη µηδενικούς συντελεστές ηλεκτροοπτικότητας είναι και πιεζοηλεκτρικό. εδοµένου ότι το LiNbΟ 3 χρησιµοποιείται κυρίως στην κατασκευή οπτικών διαµορφωτών, αυτό σηµαίνει ότι το διαµορφούν ηλεκτρικό πεδίο δηµιουργεί ταλαντώσεις στο κρυσταλλικό πλέγµα και µέσω του φωτοελαστικού φαινοµένου (elasto-optic effect) µεταβάλει τους δείκτες διάθλασης. Αυτό έχει σαν αποτέλεσµα επιπλέον ανεπιθύµητη διαµόρφωση πλάτους ή µετατοπίσεις της διαµορφούµενης οπτικής δέσµης στο ρυθµό της συχνότητας διαµόρφωσης. Το φαινόµενο είναι έντονο στις συχνότητες µηχανικού συντονισµού του πλέγµατος του LiNbΟ 3 (1-10 MHz), η χρήση των οποίων αποφεύγεται. Προβλήµατα δηµιουργεί επίσης, η εξάρτηση της διπλοθλαστικότητας του υλικού από τη θερµοκρασία. Η εξάρτηση αυτή οφείλεται στο πυροηλεκτρικό φαινόµενο (pyroelectric effect) και απαιτεί θερµική σταθεροποίηση των χρησιµοποιούµενων διατάξεων [Bulmer 1986]. Άλλο πρόβληµα είναι η ανάγκη συνεχούς µεταβολής της τάσης πόλωσης (DC drift) 4, που είναι απαραίτητη για τη γραµµική λειτουργία των διατάξεων διαµόρφωσης και µεταγωγής σε LiNbΟ 3 [Yamada 1980]. Παρά τα πιο πάνω προβλήµατα, η τεχνολογία του LiNbΟ 3 θεωρείται σήµερα ότι έχει ωριµάσει πλήρως. Οι διατάξεις που βασίζονται σε αυτό το υλικό έχουν βελτιωθεί σε υψηλό βαθµό και θεωρούνται ως οι µοναδικές εµπορικά διαθέσιµες διατάξεις της ολοκληρωµένης οπτικής, µε πολλές εφαρµογές στις τηλεπικοινωνίες. Από τις αρχές της δεκαετίας του 1990 έχουν σηµειωθεί (σε πειραµατική βάση) σηµαντικές εξελίξεις στην τεχνολογία του LiNbΟ 3, µε αποτέλεσµα την αύξηση των δυνατοτήτων του. Συγκεκριµένα, σε κρυστάλλους LiNbO 3 µε προσµείξεις στοιχείων της οµάδας των σπανίων γαιών (Nd, Er), είναι δυνατή η ανάπτυξη φωτοπηγών laser, δηλαδή το υλικό καθίσται οπτικώς ενεργό! Ήδη έχουν αναφερθεί Nd:MgO:LiNbΟ 3 laser κυµατοδηγού [Lallier et al 1991] και ολοκληρωµένες διατάξεις που περιλαµβάνουν FM 3 Οταν το φώς κυµατοδηγείται στο κρύσταλλο του LiNbΟ 3, διεγείρει ηλεκτρόνια από τις στάθµες προσµείξεων στη ζώνη αγωγιµότητας. Έτσι τµήµατα του κρυστάλλου εµφανίζονται θετικά ή αρνητικά ηλεκτρισµένα και τα χωρικά ηλεκτρικά πεδία που δηµιουργούνται µεταξύ αυτών των περιοχών προκαλούν αλλαγές στο δείκτη διάθλασης του κρυστάλλου µέσω του ηλεκτροοπτικού φαινοµένου. 4 Όταν σε µια διάταξη LiNbΟ 3 εφαρµοστεί DC τάση, η ένταση της οπτικής ισχύος στην έξοδο ενός κυµατοδηγού της, αυξάνεται ή µειώνεται µε το χρόνο λειτουργίας. Οφείλεται στο ότι τα οπτικώς διεγειρόµενα ηλεκτρόνια των σταθµών των προσµείξεων του κρυστάλλου οδηγούνται στο θετικό ηλεκτρόδιο της διάταξης. Αυτό έχει σαν αποτέλεσµα τη µείωση της έντασης του ηλεκτρικού πεδίου µέσα στον κρύσταλλο. Αρ. ΤΣΙΠΟΥΡΑΣ 10

20 laser κλειδωµένου τρόπου (mode locked) και Q-switched [Lallier et al 199]. Oι µεταπτώσεις όµως των ιόντων Nd 3+, αντιστοιχούν σε µήκος κύµατος λειτουργίας µm, που δεν είναι συµβατό µε τα των παράθυρα των οπτικών ινών, που χρησιµοποιούνται στα οπτικά συστήµατα επικοινωνίας. Αντίθετα η χρήση προσµείξεων µε ιόντα Er 3+ υπόσχεται πολύ περισσότερα αφού λόγω των µεταπτώσεων στο 1.53 µm, δίνει καταλληλότερες ενεργές διατάξεις στο γνωστό τρίτο παράθυρο των οπτικών επικοινωνιών. Έχουν ήδη επιδειχθεί πειραµατικά, laser κυµατοδηγού Er:LiNbΟ 3 συνεχούς λειτουργίας CW [Brinkmann et al 1991, Helmfrid et al 1991, Zhang et al 1996] και laser κλειδωµένου τρόπου [Suche et al 1993]. Εποµένως, το LiNbΟ 3 θέτει πλέον σοβαρή υποψηφιότητα σαν δοµικό υλικό για µονολιθική ολοκλήρωση. Ο συνδυασµός των εξαίρετων χαρακτηριστικών laser των ιόντων των σπανίων γαιών µε τις ηλεκτροοπτικές, ακουστοοπτικές και µη γραµµικές οπτικές ιδιότητες του LiNbΟ 3, υπόσχεται την πραγµατοποίηση ακόµη πιο αποτελεσµατικών µονολιθικών διατάξεων..1. Ηµιαγωγικά υλικά - Οµάδα ΙΙΙ-V Οι σύνθετοι ηµιαγωγοί III-V προκύπτουν από συνδυασµούς των στοιχείων της οµάδας ΙΙΙ (δηλαδή Al, Ga, In) µε τα στοιχεία της οµάδας V (δηλαδή P, As, Sb). Οι ενέργειες χάσµατος Ε g και οι πλεγµατικές σταθερές αυτών των υλικών φαίνονται στο Σχήµα 1.. Τα υλικά αυτά και κυρίως το GaAs, χρησιµοποιούνται για την κατασκευή φωτοφωρατών και φωτοπηγών (LED, Laser). Σύνθετοι τριαδικοί ηµιαγωγοί που προκύπτουν από δύο στοιχεία της οµάδας ΙΙΙ και ένα της οµάδας V παρουσιάζουν ιδιότητες, που εξαρτώνται από την ποσοστιαία σύσταση των προσµίξεων. Παράδειγµα ο σύνθετος ηµιαγωγός Al x Ga 1-x As του οποίου η ενέργεια χάσµατος µεταβάλλεται από 1.4 ev (GaAs) µέχρι.16 ev (AlAs) όσον το ποσοστό πρόσµιξης x του Al µεταβάλλεται από 0 σε 1. Από το σχήµα φαίνεται ότι το υλικό αυτό είναι πλεγµατικά πολύ καλά προσαρµοσµένο (δηλαδή έχει την ίδια περίπου σταθερά πλέγµατος) µε το GaAs. Αυτό σηµαίνει ότι ένα στρώµα συγκεκριµένης σύνθεσης αυτού του υλικού µπορεί να αναπτυχθεί πάνω σε ένα άλλο στρώµα διαφορετικής σύνθεσης χωρίς τη δηµιουργία πλεγµατικών παραµορφωτικών τάσεων στα υλικά. Ο συνδυασµός Al x Ga 1-x As/GaAs χρησιµοποιείται για µονολιθική ολοκλήρωση στο παράθυρο µηκών κύµατος των 0.8 µm. Σύνθετοι ηµιαγωγοί προκύπτουν ακόµη συνδυάζοντας δύο στοιχεία της οµάδας ΙΙΙ και δύο της οµάδας V. Οι τετραδικοί αυτοί ηµιαγωγοί παρουσιάζουν µεγαλύτερη ευελιξία όσον αφορά τη σύνθεση υλικών µε επιθυµητές ιδιότητες σε σχέση µε τα τριαδικά, λόγω του επιπλέον βαθµού ελευθερίας. O πλέον χρησιµοποιούµενος τετραδικός ηµιαγωγός είναι το In 1-x Ga x As 1-y P y που όπως αποδεικνύεται όταν τα ποσοστά προσµείξεων x και y ικανοποιούν τη σχέση y =.197x, είναι πλεγµατικά προσαρµοσµένος µε το InP. Στο Σχήµα 1. η σκιασµένη επιφάνεια ορίζει την περιοχή ενεργειακών χασµάτων (ή αντίστοιχα µηκών κύµατος λ g ) και τις πλεγµατικές σταθερές αυτού του υλικού. Αρ. ΤΣΙΠΟΥΡΑΣ 11

21 Ο συνδυασµός In 1-x Ga x As 1-y P y /InP χρησιµοποιείται για µονολιθική ολοκλήρωση στο παράθυρο µηκών κύµατος 1.3/1.5 µm όπου οι οπτικές ίνες τηγµένης silica παρουσιάζουν εξαιρετικά χαµηλές απώλειες. Οι κυµατοδηγοί που φτιάχνονται µε αυτά τα υλικά παρουσιάζουν υψηλούς δείκτες διάθλασης µε αποτέλεσµα να έχουν µικρές διαστάσεις. Σχήµα.1 Σταθερές πλέγµατος, ενέργεια χάσµατος και αντίστοιχα µήκη κύµατος για το Si, Ge και για εννέα σύνθετους δυαδικούς ηµιαγωγούς της οµάδας III-V. Οι τριαδικοί σύνθετοι ηµιαγωγοί σχηµατίζονται µε κίνηση κατά µήκος της γραµµής που συνδέει τα δύο σηµεία που αναπαριστούν τις δυαδικές συνθέσεις. Ένας σύνθετος τετραδικός ηµιαγωγός παριστάνεται από ένα σηµείο που ανήκει στην επιφάνεια που ορίζεται από τα τέσσερα δυαδικά συστατικά του. Η γραµµοσκιασµένη επιφάνεια παριστάνει τις συνθέσεις του In 1-x Ga x As 1-y P y. Για τον προσδιορισµό του δείκτη διάθλασης του τετραδικού ηµιαγωγού ως συνάρτηση των προσµείξεων και της ενέργειας χάσµατος έχουν αναπτυχθεί πολλά µοντέλα παρεµβολής Υπολογισµός παραµέτρων των τετραδικών υλικών Για την κατασκευή κυµατοδηγών σε ηµιαγωγικά υλικά, είναι απαραίτητος ο καθορισµός του δείκτη διάθλασης των χρησιµοποιούµενων υλικών. Αυτό γίνεται είτε µε τον έλεγχο των ηλεκτρικών τους ιδιοτήτων (συγκέντρωση ελεύθερων φορέων), είτε µε τον έλεγχο των προσµείξεων. Στη δεύτερη περίπτωση χρησιµοποιούνται επιταξιακές τεχνικές και ο δείκτης διάθλασης καθορίζεται µε πολύ µεγάλη ακρίβεια, ενώ είναι δυνατή η προσαρµογή του πλέγµατος τετραδικών ή τριαδικών υλικών µε δυαδικά που παίζουν το ρόλο του υποστρώµατος. Έτσι προκύπτουν κυµατοδηγοί µε πολύ µικρές απώλειες. Γενικά οι ιδιότητες του τετραδικού υλικού (In 1-x Ga x As y P 1-y ) προσεγγίζονται χρησιµοποιώντας τον κανόνα του Vegard, σύµφωνα µε τον οποίο οι ιδιότητες αυτές καθορίζονται από το ποσοστό των δυαδικών συστατικών του. Παράµετροι όπως η σταθερά πλέγµατος, η ενέργεια χάσµατος και οι µάζες ηλεκτρονίων και οπών µπορούν Αρ. ΤΣΙΠΟΥΡΑΣ 1

22 να εκτιµηθούν από τα δυαδικά συστατικά GaAs, GaP, InAs, και InP σύµφωνα µε τη σχέση [Nahory 1978]: Β(In 1-x Ga x As y P 1-y ) = xyb(gaas)+x(1-y)b(gap)+y(1-x)b(inas)+(1-x)(1-y)b(inp) (.0) όπου η µεταβλητή Β αναπαριστά τη σταθερά πλέγµατος a, την ενέργεια χάσµατος Ε g ή τη µάζα m e, m lh, και m hh. Βασικές ιδιότητες του υλικού In 1-x Ga x As y P 1-y συνοψίζονται στον πίνακα που ακoλουθεί. Πίνακας Α1 Ιδιότητες των υλικών InP και In 1-x Ga x As y P 1-y σε θερµοκρασία δωµατίου. [Fiedler 1987) Σταθερά πλέγµατος (Α) InP In 1-x Ga x As y P 1-y Συνθήκη προσαρµογής πλέγµατος στο InP y =.0x/( y) Eνέργεια χάσµατος Ε g (ev) y+0.1y Συνήθως το τετραδικό υλικό In 1-x Ga x As y P 1-y περιγράφεται από το αντίστοιχο µήκος κύµατος λ g του ενεργειακού χάσµατος σε θερµοκρασία δωµατίου και όχι από την περιεκτικότητά του σε Ga ή As. Έτσι για παράδειγµα, το υλικό In 0.7 Ga 0.8 As 0.61 P 0.39, το οποίο έχει λ g = 1.3 µm σε θερµοκρασία δωµατίου, δηλώνεται σαν Q(1.3). Αλλάζοντας την ποσοστιαία σύσταση του υλικού, αλλάζει η ενέργεια χάσµατος, και φυσικά ο δείκτης διάθλασης..1.3 Τεχνικές κατασκευής οπτικών ολοκληρωµένων κυκλωµάτων Ο σχηµατισµός κυµατοδηγών ή άλλων στoιχείων ενός ΟΙC απαιτεί εξαιρετικά µεγάλη ακρίβεια, έτσι ώστε να περιορίζονται οι απώλειες οπτικής ισχύος λόγω ανωµαλιών στην επιφάνεια. Μετά τη σχεδίαση και την επιλογή των υλικών, πρέπει να επιλεγεί και η κατάλληλη τεχνική, ώστε ο κυµατοδηγός που θα προκύψει να ικανοποιεί τις απαιτήσεις όσον αφορά τις διαστάσεις, την ανώτερη στάθµη απωλειών και την ικανότητα παραγωγής σε ευρεία κλίµακα. Οι πιο γνωστές χρησιµοποιούµενες τεχνικές που ουσιαστικά αποτελούν επέκταση των τεχνικών της µικροηλεκτρονικής. είναι: Τεχνικές διάχυσης (Diffusion) και Τεχνικές εµφύτευσης - ανταλλαγής ιόντων (ion implantation - exchange). Χρησιµοποιούνται στην τεχνολογία διατάξεων του LiNbΟ 3. Οι κυµατοδηγοί κατασκευάζονται µε διάχυση προσµείξεων στο υλικό του υποστρώµατος [Schmidt 1974], µε εµφύτευση [Stewart 1977] ή ανταλλαγή ιόντων [Nishihara 1989]. Η πιο διαδεδοµένη µέθοδος είναι αυτή της διάχυσης ατόµων µετάλλου (π.χ. Ti) σε κρύσταλλο LiNbΟ 3 µε τη βοήθεια υψηλών θερµοκρασιών. Αρ. ΤΣΙΠΟΥΡΑΣ 13

23 Τεχνικές ανάπτυξης (Growing). Εδώ υλικό προσµείξεων παρόµοιο µε το υλικό του υποστρώµατος, επιπροστίθεται µε τη µορφή κρυσταλλοποιηµένου στρώµατος στο υπόστρωµα. Χρησιµοποιούνται διαδικασίες όπως ο RF βοµβαρδισµός ιόντων (sputtering) [Maissel 1973] και η επιταξία (epitaxial growth) (Cheo 1973). Η πρώτη τεχνική, χρησιµοποιήθηκε στα πρώτα βήµατα της ολοκληρωµένης οπτικής. Οι επιταξιακές τεχνικές χρησιµοποιούνται σήµερα, σχεδόν αποκλειστικά, στην κατασκευή µονολιθικών ολοκληρωµένων κυκλωµάτων και αποσκοπούν στην κρυσταλλική ανάπτυξη, µε προσαρµογή πλέγµατος, ενός ηµιαγωγικού υλικού επάνω σε ένα άλλο. Επιτρέπουν την ανάπτυξη σύνθετων τριαδικών ή τετραδικών ηµιαγωγών που ικανοποιούν τη σχέση: E g κυµατοδηγού > E g φωτοπηγής > E g φωτοφωρατή όπου E g η ενέργεια χάσµατος. Επιπλέον παρέχουν την απαραίτητη µεταβολή του δείκτη διάθλασης για να έχουµε κυµατοδήγηση. Οι πιο γνωστές τεχνικές είναι η επιταξία υγρής φάσης LPE (Liquid Phase Epitaxy), η επιταξία αέριας φάσης VPE (Vapor Phase Epitaxy) και η επιταξία µοριακής δέσµης MBE (Molecular Beam Epitaxy) [Tamir 1990]. Στη διαδικασία LPE ένα κορεσµένο διάλυµα των συστατικών του στρώµατος που πρόκειται να αναπτυχθεί κρυσταλλοποιείται µε ψύξη ενώ είναι σε επαφή µε το υπόστρωµα. Στη VPE το στρώµα επιταξίας σχηµατίζεται από την αντίδραση αερίων συστατικών (AsCl3, PCl3, PH3) µε την επιφάνεια του θερµαινόµενου υποστρώµατος (GaAs ή InP). Η µέθοδος είναι γνωστή και σαν εναπόθεση χηµικής εξάχνωσης CVD (Chemical Vapor Deposition) ανάλογα µε τη φύση των αντιδρώντων. Παραλλαγή της είναι η τεχνική µεταλλο-οργανικής εναπόθεσης µε χηµική εξάχνωση MOCVD (Metal- Organic Chemical Vapor Deposition) στην οποία αλκύλια µετάλλων χρησιµοποιούνται ως πηγή των συστατικών του αναπτυσσόµενου στρώµατος επιταξίας. Στη διαδικασία MBE το στρώµα επιταξίας αναπτύσσεται µε αντίδραση µορίων ή ατόµων των συστατικών στοιχείων του στρώµατος που πρόκειται να αναπτυχθεί µε το κρυσταλλικό υπόστρωµα, το οποίο διατηρείται σε συνθήκες υψηλής θερµοκρασίας και σχεδόν απόλυτου κενού. Παραλλαγές των πιο πάνω µεθόδων είναι οι διαδικασίες µεταλλοοργανικής επιταξίας µοριακής δέσµης ΜΟΜΒΕ (Metal-Organic Molecular Beam Epitaxy) και η µεταλλο-οργανική επιταξία αέριας φάσης MOVPE (Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy) [Agrawal 1986]. Τεχνικές εγχάραξης (Εtching). Με τις τεχνικές αυτές καθορίζεται η γεωµετρία των δοµών των ολοκληρωµένων κυκλωµάτων και ουσιαστικά ακολουθούν την ανάπτυξη των στρωµάτων κυµατοδήγησης. Είναι απαραίτητες στο σχηµατισµό των οπτικών τρισδιάστατων κυµατοδηγών και βασίζονται σε τυπικές φωτολιθογραφικές µεθόδους µε τις οποίες η Αρ. ΤΣΙΠΟΥΡΑΣ 14

24 επιθυµητή δοµή αποτυπώνεται (patterning) πάνω σε ένα στρώµα ευπαθούς υλικού. Ο κυµατοδηγός σχηµατίζεται µε προσβολή του στρώµατος κάλυψης (mask) µε χηµικά αντιδραστήρια (wet etching), ή µε την επίδραση δέσµης ιόντων RIE (Reactive Ion Etching) και RIBE (Reactive Ion Beam Etching) [Tamir 1990]. Στο Σχήµα 1.3 παρουσιάζεται σε αδρές γραµµές το διάγραµµα ροής που ακολουθεί η κατασκευή ενός υβριδικού ή µονολιθικού οπτικού κυκλώµατος. σχεδίαση OIC Υπόστρωµα LiNbO 3 Ηµιαγωγός επικάλυψη µε ευπαθές υλικό επιταξία LPE VPE MBE εγγραφή µε δέσµη ηλεκτρονίων ή ιόντων χρήση µάσκας λιθογραφία uv x-r ion beam αποτύπωση δοµής (patterning) επεξεργασία διάχυση εµφύτευση ιοντων ανταλλαγή ιόντων εγχάραξη χηµική RIE OIC Σχήµα. Απλουστευµένο διάγραµµα ροής της διαδικασίας κατασκευής ενός ολοκληρωµένου οπτικού κυκλώµατος Αρ. ΤΣΙΠΟΥΡΑΣ 15

25 . Τυπικοί κυµατοδηγοί στην ολοκληρωµένη οπτική Οι οπτικοί κυµατοδηγοί της ολοκληρωµένης οπτικής, συγκεντρώνουν και οδηγούν τη φωτεινή ισχύ συνδέοντας τα δοµικά στοιχεία ενός ολοκληρωµένου οπτικού κυκλώ- µατος. Έτσι δίκαια θεωρούνται ως νευραλγικής σηµασίας τµήµα ενός OIC. Η βασική δοµή κυµατοδήγησης στα υβριδικά ή µονολιθικά ολοκληρωµένα οπτικά κυκλώµατα, αποτελείται ουσιαστικά από ένα επίπεδο στρώµα διηλεκτρικού υλικού µε υψηλό δείκτη διάθλασης n c, τον πυρήνα (core layer). Ο πυρήνας περιορίζεται µεταξύ ενός ανώτερου στρώµατος (upper layer), που αρκετά συχνά είναι ο αέρας, µε δείκτη διάθλασης n u και του υποστρώµατος (substrate), που αποτελείται από υλικό µε χαµηλότερο δείκτη διάθλασης n s. Η οπτική ισχύς κυµατοδηγείται µέσα στον πυρήνα λόγω ολικών ανακλάσεων στις διαχωριστικές επιφάνειες των διηλεκτρικών στρωµάτων (n c > n s > n u ). O δείκτης διάθλασης στον πυρήνα µπορεί να είναι σταθερός (step index) ή να µεταβάλλεται βαθµιαία (graded index). Η δοµή που περιγράφηκε είναι γνωστή ως επίπεδος άπειρος (slab) ή διδιάστατος (D) κυµατοδηγός, φαίνεται στο Σχήµα 1.4α και επιτυγχάνει συγκέντρωση της οπτικής ισχύος µόνο ως προς µια διεύθυνση κατά τον x ή y-άξονα αν θεωρήσουµε ότι η διεύθυνση διάδοσης του φωτός είναι κατά τον z-άξονα. n u x d n c n s d w (α) Σχήµα.3 α) Επίπεδος άπειρος κυµατοδηγός (slab waveguide) και β) τρισδιάστατος κυµατοδηγός τύπου καναλιού. y (β) z Για λόγους συµβατότητας µε τις µονότροπες οπτικές ίνες και για πιο αποτελεσµατικό έλεγχο της οπτικής ισχύος είναι απαραίτητη η συγκέντρωση του φωτός και ως προς τις δύο εγκάρσιες διευθύνσεις. Έτσι κατασκευάζονται οι τύπου καναλιού (channel waveguides) ή τρισδιάστατοι (3D) κυµατοδηγοί (Σχήµα 1.4β). Η συγκέντρωση του φωτός και ως προς τις δύο εγκάρσιες διευθύνσεις µειώνει επίσης την κατανάλωση της ισχύος τροφοδοσίας της πηγής. Ένα άλλο χαρακτηριστικό των οπτικών κυµατοδηγών είναι οι διαστάσεις τους, που καθορίζουν το αν είναι µονότροποι ή όχι, την ευκολία σύζευξης µε την οπτική ίνα και φυσικά το συνολικό µέγεθος του OIC. Το λεγόµενο πάχος αποκοπής d c του επίπεδου άπειρου κυµατοδηγού που φαίνεται στο Σχήµα 1.4α δίνεται από τη σχέση: d c = n n (.1) c λ s Αρ. ΤΣΙΠΟΥΡΑΣ 16

26 όπου λ το χρησιµοποιούµενο µήκος κύµατος. Με αυτή την απλή σχέση εκτιµάται επίσης κατά προσέγγιση το πάχος d ενός τρισδιάστατου κυµατοδηγού, προκειµένου να έχουµε µονότροπη λειτουργία. Το πλάτος του w λαµβάνεται το πολύ δύο φορές το πάχος d, για να αποφεύγεται η ελλειπτική µορφή στην εγκάρσια διατοµή της φωτεινής δέσµης (spot shape) του τρόπου διάδοσης. H ποσότητα n n για τα υλικά που χρησιµοποιούνται στην ολοκληρωµένη οπτική, παίρνει τιµές στο διάστηµα [0.1, 1]. Το κάτω όριο αυτού του διαστήµατος αντιστοιχεί σε κυµατοδηγούς πολύ καλά συµβατούς µε τις µονότροπες οπτικές ίνες, ενώ για τιµές της µεγαλύτερες του 0.7 προκύπτουν κυµατοδηγοί µε ισχυρή κυµατοδήγηση, κατάλληλοι για την κατασκευή καµπυλώσεων µε µικρή ακτίνα καµπυλότητας. Τέτοιοι κυµατοδηγοί είναι απαραίτητοι στη σύνθεση OIC µικρού µεγέθους. Στη πρώτη περίπτωση ανήκουν οι κυµατοδηγοί των υλικών της κλάσης του LiNbΟ 3, ενώ στη δεύτερη οι κυµατοδηγοί των καταλλήλων για µονολιθική ολοκλήρωση ηµιαγωγικών υλικών. c s..1 Τύποι τρισδιάστατων κυµατοδηγών για ολοκληρωµένες οπτικές διατάξεις Έχει αναπτυχθεί ένα µεγάλο πλήθος τεχνικών για την κατασκευή των οπτικών κυµατοδηγών [Alferness 1987]. Κοινό τους χαρακτηριστικό, είναι ότι όλες στοχεύουν στην τοπική µεταβολή του δείκτη διάθλασης του βασικού υλικού που χρησιµοποιείται σαν υπόστρωµα, πράγµα που επιτυγχάνουν µε διάφορους τρόπους. Στο Σχήµα 1.5 παρουσιάζονται οι πλέον διαδεδοµένες µορφές οπτικών κυµατοδηγών (3D) που χρησιµοποιούνται σήµερα στην ολοκληρωµένη οπτική και επιτυγχάνουν τη συγκέντρωση της οπτικής ισχύος κατά τις δυο εγκάρσιες διευθύνσεις (x, y) του άξονα διάδοσης z. Σε όλες τις περιπτώσεις ο κυµατοδηγός αποτυπώνεται φωτολιθογραφικά και µερικές φορές µε απευθείας εγγραφή µε τη βοήθεια δέσµης ηλεκτρονίων. Για την κατασκευή των τεσσάρων πρώτων τύπων - ραβδωτού (rib), θαµµένου ραβδωτού (buried rib), οπτικής ταινιογραµµής (strip - line) και θαµµένης ταινίας (buried strip) - καθώς και του ραχιαίου κυµατοδηγού (ridge) χρησιµοποιούνται διαδικασίες εναπόθεσης και εγχάραξης που ήδη έχουν αναφερθεί (χηµική, RIE, RIBE). Η επιλογή της διαδικασίας και ο λόγος βάθος εγχάραξης/µέγεθος δοµής καθορίζουν τη µορφή του κυµατοδηγού, την οµαλότητα της επιφανείας του και τις κατασκευαστικές ανοχές. Για τα ηµιαγωγικά υλικά της οµάδας III-V, τα υποστρώµατα αυτών των κυµατοδηγών αναπτύσσονται µε επιταξία συνήθως MOVPE ή ΜΟΜΒΕ και σπάνια µε LPE. Η επιλογή της µεθόδου καθορίζει το διαθέσιµο διάστηµα τιµών για το πάχος των υποστρωµάτων και τη σύσταση του χρησιµοποιούµενου υλικού (δηλαδή τους δείκτες διάθλασης). Επιπλέον καθορίζει τις κατασκευαστικές ανοχές τους και το βαθµό οµαλότητας των διαχωριστικών επιφανειών τους. Αρ. ΤΣΙΠΟΥΡΑΣ 17

27 Ραβδωτός κυµατοδηγός (rib) Κυµατοδηγός οπτικής ταινιογραµµής (optical strip-line) Θαµµένος κυµατοδηγός καναλιού (buried channel) Θαµµένος ραβδωτός κυµατοδηγός (buried strip) Θαµµένος κυµατοδηγός διάχυσης (buried diffused) Ραχιαίος κυµατοδηγός (ridge) Kυµατοδηγός ταινίας (strip) Σχήµα.4 Βασικοί τύποι οπτικών κυµατοδηγών (3D) της ολοκληρωµένης οπτικής. Με λευκό χρώµα παριστάνεται η εγκάρσια διατοµή της φωτεινής δέσµης. Οι τύποι κυµατοδηγών - διάχυσης (diffused) και θαµµένου κυµατοδηγού διάχυσης (buried diffused) - χρησιµοποιούνται κυρίως στις διατάξεις του LiNbO 3. Κατασκευάζονται µε θερµική διάχυση ατόµων τιτανίου Ti σε κρυσταλλικό υπόστρωµα του υλικού. Τα άτοµα των προσµείξεων προέρχονται από µια λεπτή ταινία µετάλλου τοποθετηµένη στην επιφάνεια του κρυστάλλου. Χρησιµοποιούνται επίσης οι τεχνικές της εµφύτευσης ή ανταλλαγής ιόντων σε συνδυασµό µε χρήση καλυµµάτων (masking). Οι θαµµένοι κυµατοδηγοί διάχυσης απαιτούν µια δεύτερη διαδικασία διάχυσης για το σχηµατισµό του ανώτερου Αρ. ΤΣΙΠΟΥΡΑΣ 18

28 στρώµατος. Η µορφή αυτών των κυµατοδηγών και οι κατασκευαστικές ανοχές τους εξαρτώνται από τη διαδικασία διάχυσης και τις παραµέτρους της (δηλαδή από τη χρονική διάρκεια διάχυσης, τις διαστάσεις της µεµβράνης Τi που πρόκειται να διαχυθεί, και τη θερµοκρασία διάχυσης) [Tamir 1990]. Κύριο χαρακτηριστικό αυτών των κυµατοδηγών είναι οι πολύ µικρές απώλειες εδοµένου ότι διαφορετικές διατάξεις απαιτούν κυµατοδηγούς µε διαφορετικές ιδιότητες, είναι δύσκολο να τυποποιηθεί η χρήση τους, ακόµη και για υλικά του ίδιου συστήµατος... Καµπύλοι κυµατοδηγοί Οι καµπύλοι κυµατοδηγοί χρησιµοποιούνται για την αλλαγή της διεύθυνσης διάδοσης της οπτικής ισχύος και την διασύνδεση των διαφόρων δοµικών στοιχείων ενός OIC. Οι παράµετροι που τους χαρακτηρίζουν είναι κυρίως η ακτίνα καµπυλότητάς τους R και οι απώλειες οπτικής ισχύος, που συνεπάγεται η παρεµβολή τους. Όσο µειώνεται η ακτίνα καµπυλότητας, η κατεύθυνση µιας οπτικής διαδροµής αλλάζει σε µικρότερη απόσταση διάδοσης. Αντίθετα όµως οι απώλειες οπτικής ισχύος λόγω καµπυλότητας του κυµατοδηγού αυξάνονται µε τη µείωση της ακτίνας R. Σχήµα.5 Εξέλιξη της κατανοµής του ηλ. πεδίου ε(y) κατά τη διεύθυνση διάδοσης z και απώλειες ακτινοβολίας καµπύλου τµήµατος κυµατοδηγού. Προσέγγιση φασικής ταχύτητας. Ένας εύληπτος τρόπος για να γίνει κατανοητός ο µηχανισµός απωλειών είναι η προσέγγιση της φασικής ταχύτητας [Marcatili 1969]. Η ταχύτητα φάσης του οπτικού κύµατος πρέπει να είναι ανάλογη της απόστασης από το κέντρο καµπυλότητας, διαφορετικά δεν διατηρείται η αναγκαία επίπεδη ισοφασική επιφάνειά του µετώπου του κύµατος. Ας θεωρήσουµε την περίπτωση διάδοσης ενός τρόπου σε ένα καµπύλο κυµατοδηγό ακτίνας R µε σταθερά διάδοσης β z. Η κατανοµή του ηλεκτρικού πεδίου ε(y) φαίνεται παραστατικά στο Σχήµα 1.6. Υπάρχει µια συγκεκριµένη κρίσιµη απόσταση r c πέρα από την οποία, η ταχύτητα διάδοσης της οπτικής ισχύος στο υπόστρωµα µε δείκτη διάθλασης n s θα πρέπει να είναι µεγαλύτερη από την ταχύτητα του φωτός για να διατηρηθεί το µέτωπο του κύµατος. Αυτό όµως σηµαίνει ότι τα φωτόνια που βρίσκονται σε αποστάσεις µεγαλύτερες από r c δεν µπορούν να κινηθούν τόσο γρήγορα ώστε να παραµείνουν µε Αρ. ΤΣΙΠΟΥΡΑΣ 19

29 το υπόλοιπα φωτόνια του τρόπου. Έτσι αποχωρίζονται από τη δέσµη και µε µορφή ακτινοβολίας διαφεύγουν στο υπόστρωµα µε δείκτη διάθλασης n s. Είναι δύσκολο να εκτιµηθεί ακριβώς αυτή η ενδογενής απώλεια των καµπύλων τµηµάτων του κυµατοδηγού. Μια ικανοποιητική προσέγγιση για το συντελεστή απωλειών α R δίνεται από τη σχέση [Hunsperger 1985]: α R = c 1 exp(-c R) (.) όπου c 1 και c σταθερές που εξαρτώνται από τις διαστάσεις του κυµατοδηγού και τη µορφή του τρόπου διάδοσης. Φαίνεται όµως καθαρά ότι οι απώλειες αυξάνουν εκθετικά όσο αυξάνει η ακτίνα καµπυλότητας. Έχει βρεθεί ότι οι απώλειες µειώνονται µε χρήση κυµατοδηγών ισχυρής κυµατοδήγησης. Η συνηθέστερα χρησιµοποιούµενη γεωµετρία καµπύλων κυµατοδηγών είναι αυτή του τύπου S, που φαίνεται στο Σχήµα 1.7α. Οι κυµατοδηγοί αυτού του τύπου σχηµατίζονται συνδέοντας δύο κυµατοδηγούς που αντιστοιχούν γεωµετρικά σε τόξα π/4 µε την ίδια κατ απόλυτο τιµή ακτίνα καµπυλότητας. (α) (β) Σχήµα.6 α) Κυµατοδηγός τύπου S και β) η τεχνική των πλευρικών µετατοπίσεων (offsets). Στην επιφάνεια επαφής µεταξύ των δυο τόξων αλλά και στην επιφάνεια σύνδεσης του µορφής S µε έναν ευθύγραµµο κυµατοδηγό εµφανίζονται απώλειες µετάβασης (transition losses), λόγω της παραµόρφωσης του τρόπου διάδοσης [Ruiter 1984]. Σηµαντική βελτίωση στις απώλειες µετάβασης λόγω της ανοµοιότητας των τρόπων διάδοσης επιτυγχάνεται µε τη χρήση πλευρικών µετατοπίσεων (offset) των κυµατοδηγών στις επιφάνειες σύνδεσης [Νeumann 198]. Στο Σχήµα 1.7β φαίνεται ένας κυµατοδηγός τύπου S µε µετατοπίσεις. Εκτός από τις µετατοπίσεις, µπορεί να µεταβάλλονται και τα πλάτη των κυµατοδηγών, ώστε να επιτευχθεί η βέλτιστη προσαρµογή των οπτικών πεδίων (matching). Η άριστη τιµή των µετατοπίσεων για µετάβαση από καµπύλο σε καµπύλο κυµατοδηγό είναι s, όπου s η µετατόπιση για µετάβαση από ευθύγραµµο σε καµπύλο κυµατοδηγό. Η µείωση των απωλειών µε τη τεχνική που περιγράφηκε έχει αποδειχτεί πειραµατικά [Pennings 1989]...3 Μηχανισµοί απωλειών στους οπτικούς κυµατοδηγούς Ο µηχανισµός απωλειών οπτικής ισχύος λόγω ακτινοβολίας που αναφέρθηκε προηγουµένως, οφείλεται στη γεωµετρία των οπτικών κυµατοδηγών. Όµως τόσο οι Αρ. ΤΣΙΠΟΥΡΑΣ 0

30 ευθύγραµµοι όσο και οι καµπύλοι κυµατοδηγοί εµφανίζουν απώλειες που οφείλονται σε δύο άλλους διαφορετικούς µηχανισµούς: της σκέδασης (scattering) και της απορρόφησης (absorption) [Hunsperger 1985, Nishihara 1989]. Κατά την απορρόφηση φωτόνια χάνονται, αποδίδοντας την ενέργειά τους είτε στα άτοµα του υλικού διάδοσης είτε σε άλλα υποατοµικά σωµατίδια (συνήθως ηλεκτρόνια) του υλικού. Αντίθετα κατά την ακτινοβολία ή τη σκέδαση τα φωτόνια διατηρούν τη φωτονική υπόστασή τους, αλλάζοντας απλώς κατεύθυνση και µερικές φορές χάνουν µέρος της ενέργειάς τους µε µη γραµµική σκέδαση Raman. Εποµένως είτε µε τον ένα, είτε µε τον άλλο από τους πιο πάνω τρόπους, τα φωτόνια αποµακρύνονται από την οπτική δέσµη και έτσι όταν τα φωτόνια σκεδάζονται, απορροφώνται ή ακτινοβολούνται, η ισχύς του οπτικού σήµατος που διαδίδεται στον κυµατοδηγό µειώνεται Απώλειες σκέδασης Σε ένα οπτικό κυµατοδηγό, παρατηρούνται δυο τύποι απωλειών σκέδασης : η σκέδαση όγκου και η σκέδαση επιφανείας. Στον πρώτο τύπο οι απώλειες οφείλονται σε σκεδαστές που είναι ατέλειες του υλικού του κυµατοδηγού, όπως άτοµα προσµείξεων ή παραµορφώσεις του κρυσταλλικού πλέγµατος. Οι απώλειες σε αυτή την περίπτωση εξαρτώνται από το πλήθος των κέντρων σκέδασης και το µέγεθος των σκεδαστών, που συνήθως είναι αρκετά µικρό συγκρινόµενο πάντα µε το χρησιµοποιούµενο µήκος κύµατος. Οι απώλειες λόγω σκέδασης επιφανείας είναι πολύ πιο σηµαντικές από εκείνες της σκέδασης όγκου ακόµη και σε κυµατοδηγούς µε πολύ λείες επιφάνειες, ιδιαίτερα για τους τρόπους διάδοσης υψηλότερης τάξης, κι αυτό λόγω της ισχυρής αλληλεπίδρασης των διαδιδόµενων κυµάτων µε την επιφάνεια του κυµατοδηγού (φαινόµενο ολικής ανάκλασης). Για την ποσοτική περιγραφή του µεγέθους των απωλειών σε αυτή την περίπτωση, χρησιµοποιείται ένας εκθετικός συντελεστής εξασθένησης α s. H οπτική ισχύς σε οποιοδήποτε σηµείο z κατά µήκος του κυµατοδηγού δίνεται από τη σχέση: P(z) = P 0 e -α s z (.3α) όπου P 0 η αρχική ισχύς στο z = 0. Ο συντελεστής α s δίνεται από τη σχέση [Tien 1971]: Aσ α s = λ 0 (1.3β) όπου λ 0 το χρησιµοποιούµενο µήκος κύµατος, Α µια σταθερά που εξαρτάται από τη γεωµετρία του κυµατοδηγού και σ η στατιστική διακύµανση των ανωµαλιών της επιφανείας του. Οι απώλειες λόγω σκέδασης επιφανείας είναι σηµαντικότερες στους κυµατοδηγούς που κατασκευάζονται µε εναπόθεση ή µε διάχυση. Στους κυµατοδηγούς που κατασκευάζονται µε επιταξιακές τεχνικές (µε εξαίρεση την LPE) όπου οι µεταβολές της επιφάνειας κυµαίνονται γύρω στο 0.01 µm, οι απώλειες σκέδασης αγνοούνται σε σχέση µε τις απώλειες λόγω απορρόφησης. Εν γένει οι απώλειες σκέδασης αυξάνονται στις διαχωριστικές επιφάνειες των κυµατοδηγών όπου η διαφορές του δείκτη διάθλασης είναι µεγάλες. Αρ. ΤΣΙΠΟΥΡΑΣ 1

ΟΠΤΙΚΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ. Μάθημα 1ο Εισαγωγή. Η εξέλιξη των τηλεπικοινωνιών και τα οπτικά συστήματα. Αρ. Τσίπουρας, Phd Email: aris@di.uoa.

ΟΠΤΙΚΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ. Μάθημα 1ο Εισαγωγή. Η εξέλιξη των τηλεπικοινωνιών και τα οπτικά συστήματα. Αρ. Τσίπουρας, Phd Email: aris@di.uoa. ΟΠΤΙΚΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ Μάθημα 1ο Εισαγωγή. Η εξέλιξη των τηλεπικοινωνιών και τα οπτικά συστήματα Αρ. Τσίπουρας, Phd Email: aris@di.uoa.gr 1 Περιεχόμενα Ύλη και Αντικείμενο του μαθήματος H εξέλιξη των Τηλεπικοινωνιών

Διαβάστε περισσότερα

Bασική διάταξη τηλεπικοινωνιακού συστήµατος οπτικών ινών

Bασική διάταξη τηλεπικοινωνιακού συστήµατος οπτικών ινών ΕΙ ΙΚΑ ΚΕΦΑΛΑΙΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ - διαφάνεια 1 - Bασική διάταξη τηλεπικοινωνιακού συστήµατος οπτικών ινών ιαµορφωτής Ηλεκτρικό Σήµα Ποµπός Οπτικό Σήµα Οπτική Ίνα διαµορφωτής: διαµορφώνει τη φέρουσα συχνότητα

Διαβάστε περισσότερα

p - n επαφή και εκπομπή φωτονίων

p - n επαφή και εκπομπή φωτονίων Οπτικοί πομποί Το οπτικό φέρον σήμα που εισέρχεται στις οπτικές ίνες παράγεται από: Led (Light Emission Diodes, Φωτοδίοδοι): εκπομπή ασύμφωνου (incoherent) φωτός, όπου η εκπομπή φωτονίων είναι αυθόρμητη.

Διαβάστε περισσότερα

Πώς γίνεται η µετάδοση των δεδοµένων µέσω οπτικών ινών:

Πώς γίνεται η µετάδοση των δεδοµένων µέσω οπτικών ινών: 1 ΔΟΜΗ ΟΠΤΙΚΗΣ ΙΝΑΣ Κάθε οπτική ίνα αποτελείται από τρία μέρη: Την κεντρική γυάλινη κυλινδρική ίνα, που ονομάζεται πυρήνας(core core) και είναι το τμήμα στο οποίο διαδίδεται το φως. Την επικάλυψη (απλή

Διαβάστε περισσότερα

«ΜΕΛΕΤΗ ΙΑΤΑΞΕΩΝ ΦΩΤΟΝΙΚΩΝ ΚΡΥΣΤΑΛΛΩΝ ΓΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ»

«ΜΕΛΕΤΗ ΙΑΤΑΞΕΩΝ ΦΩΤΟΝΙΚΩΝ ΚΡΥΣΤΑΛΛΩΝ ΓΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ» ΠΡΟΣΚΛΗΣΗ ΕΝ ΙΑΦΕΡΟΝΤΟΣ ΓΙΑ ΕΚΠΟΝΗΣΗ Ι ΑΚΤΟΡΙΚΗΣ ΙΑΤΡΙΒΗΣ «ΜΕΛΕΤΗ ΙΑΤΑΞΕΩΝ ΦΩΤΟΝΙΚΩΝ ΚΡΥΣΤΑΛΛΩΝ ΓΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ» Υπεύθυνος Καθηγητής: κ. Θωµάς Σφηκόπουλος Υπεύθυνος Επιστηµονικός Συνεργάτες:

Διαβάστε περισσότερα

ίκτυα Υπολογιστών και Επικοινωνία ίκτυα Υπολογιστών & Επικοινωνία ΙΑΛΕΞΗ 8 Η Παντάνο Ρόκου Φράνκα 1 ιάλεξη 8: Το Φυσικό Επίπεδο

ίκτυα Υπολογιστών και Επικοινωνία ίκτυα Υπολογιστών & Επικοινωνία ΙΑΛΕΞΗ 8 Η Παντάνο Ρόκου Φράνκα 1 ιάλεξη 8: Το Φυσικό Επίπεδο ίκτυα Υπολογιστών & Επικοινωνία ΙΑΛΕΞΗ 8 Η ιδάσκουσα: Παντάνο Ρόκου Φράνκα Παντάνο Ρόκου Φράνκα 1 ιάλεξη 8 η : Το Φυσικό Επίπεδο Το Φυσικό Επίπεδο ιάδοση Σήµατος Ηλεκτροµαγνητικά Κύµατα Οπτικές Ίνες Γραµµές

Διαβάστε περισσότερα

Το υποσύστηµα "αίσθησης" απαιτήσεις και επιδόσεις φυσικά µεγέθη γενική δοµή και συγκρότηση

Το υποσύστηµα αίσθησης απαιτήσεις και επιδόσεις φυσικά µεγέθη γενική δοµή και συγκρότηση Το υποσύστηµα "αίσθησης" απαιτήσεις και επιδόσεις φυσικά µεγέθη γενική δοµή και συγκρότηση Το υποσύστηµα "αίσθησης" είσοδοι της διάταξης αντίληψη του "περιβάλλοντος" τροφοδοσία του µε καθορίζει τις επιδόσεις

Διαβάστε περισσότερα

Ασκήσεις στα Συστήµατα Ηλεκτρονικών Επικοινωνιών Κεφάλαιο 3 ο : ΕΙΣΑΓΩΓΗ στις ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΚΥΜΑ και ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΙΑΜΟΡΦΩΣΗΣ

Ασκήσεις στα Συστήµατα Ηλεκτρονικών Επικοινωνιών Κεφάλαιο 3 ο : ΕΙΣΑΓΩΓΗ στις ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΚΥΜΑ και ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΙΑΜΟΡΦΩΣΗΣ Κεφάλαιο 3 ο : ΕΙΣΑΓΩΓΗ στις ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΚΥΜΑ και ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΙΑΜΟΡΦΩΣΗΣ 1. Ποµπός ΑΜ εκπέµπει σε φέρουσα συχνότητα 1152 ΚΗz, µε ισχύ φέροντος 10KW. Η σύνθετη αντίσταση της κεραίας είναι

Διαβάστε περισσότερα

ΠΗΓΕΣ ΦΩΤΟΣ. Φωτεινές πηγές µε βαση ηµιαγώγιµαυλικά. Αρχές ηµιαγώγιµων laser και LED:

ΠΗΓΕΣ ΦΩΤΟΣ. Φωτεινές πηγές µε βαση ηµιαγώγιµαυλικά. Αρχές ηµιαγώγιµων laser και LED: ΠΗΓΕΣ ΦΩΤΟΣ Φωτεινές πηγές µε βαση ηµιαγώγιµαυλικά Αρχές ηµιαγώγιµων laser και LED: Laser diode Distributed Feedback (DFB) Distributed Bragg Reflector (DBR) Vertical Cavity Surface Emitting Light (VCSEL)

Διαβάστε περισσότερα

ΕΝΟΤΗΤΑ 3 3.0 ΜΕΣΑ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ

ΕΝΟΤΗΤΑ 3 3.0 ΜΕΣΑ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΕΝΟΤΗΤΑ 3 3.0 ΜΕΣΑ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ Όπως είναι ήδη γνωστό, ένα σύστημα επικοινωνίας περιλαμβάνει τον πομπό, το δέκτη και το κανάλι επικοινωνίας. Στην ενότητα αυτή, θα εξετάσουμε τη δομή και τα χαρακτηριστικά

Διαβάστε περισσότερα

Μάθηµα Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες

Μάθηµα Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες Μάθηµα Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες Ενότητα 3η Τεχνολογία Τηλεπικοινωνιών Μάθηµα 4ο ΕΘΝΙΚΟ & ΚΑΠΟ ΙΣΤΡΙΑΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ Τοµέας Επικοινωνιών και Επεξεργασίας Σήµατος 1 Τµήµα Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών

Διαβάστε περισσότερα

ΕΙ ΙΚΑ ΚΕΦΑΛΑΙΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ & ΘΕΜΑΤΑ ΠΕΡΑΣΜΕΝΩΝ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΩΝ ΠΕΡΙΟ ΩΝ

ΕΙ ΙΚΑ ΚΕΦΑΛΑΙΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ & ΘΕΜΑΤΑ ΠΕΡΑΣΜΕΝΩΝ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΩΝ ΠΕΡΙΟ ΩΝ ΕΙ ΙΚΑ ΚΕΦΑΛΑΙΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ & ΘΕΜΑΤΑ ΠΕΡΑΣΜΕΝΩΝ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΩΝ ΠΕΡΙΟ ΩΝ α. Τι ονοµάζουµε διασπορά οπτικού παλµού σε µια οπτική ίνα; Ποια φαινόµενα παρατηρούνται λόγω διασποράς; (Αναφερθείτε σε

Διαβάστε περισσότερα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΚΑΙ ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΚΑΙ ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΚΑΙ ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Ο πραγματικός κόσμος είναι ένας αναλογικός κόσμος. Όλα τα μεγέθη παίρνουν τιμές με άπειρη ακρίβεια. Π.χ. το ηλεκτρικό σήμα τάσης όπου κάθε

Διαβάστε περισσότερα

Μετρήσεις Διατάξεων Laser Ανιχνευτές Σύμφωνης Ακτινοβολίας. Ιωάννης Καγκλής Φυσικός Ιατρικής Ακτινοφυσικός

Μετρήσεις Διατάξεων Laser Ανιχνευτές Σύμφωνης Ακτινοβολίας. Ιωάννης Καγκλής Φυσικός Ιατρικής Ακτινοφυσικός Μετρήσεις Διατάξεων Laser Ανιχνευτές Σύμφωνης Ακτινοβολίας Ιωάννης Καγκλής Φυσικός Ιατρικής Ακτινοφυσικός Maximum Permissible Exposure (MPE) - Nominal Hazard Zone (NHZ) Μέγιστη Επιτρεπτή Έκθεση (MPE) Το

Διαβάστε περισσότερα

ΜΑΘΗΜΑ: ΟΠΤΙΚΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ ΚΑΙ ΟΠΤΙΚΑ ΙΚΤΥΑ - ΙΟ ΟΙ LASER

ΜΑΘΗΜΑ: ΟΠΤΙΚΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ ΚΑΙ ΟΠΤΙΚΑ ΙΚΤΥΑ - ΙΟ ΟΙ LASER ΕΘΝΙΚΟ ΚΑΙ ΚΑΠΟ ΙΣΤΡΙΑΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΟΠΤΙΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ ΜΑΘΗΜΑ: ΟΠΤΙΚΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ ΚΑΙ ΟΠΤΙΚΑ ΙΚΤΥΑ - ΙΟ ΟΙ LASER ΥΠ. ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: ΗΜΗΤΡΗΣ ΣΥΒΡΙ

Διαβάστε περισσότερα

ιδάσκων: Λευτέρης Λοιδωρίκης Π1 0-7146

ιδάσκων: Λευτέρης Λοιδωρίκης Π1 0-7146 Φωτονικά Υλικά ιδάσκων: Λευτέρης Λοιδωρίκης Π1 0-7146 Τεχνολογίες φωτός σήμερα Το φώς έχει εισχωρήσει προ πολλού στη ζωή μας Ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία Καλύπτει πολύ μεγάλο φάσμα Συστατικά τεχνολογίας

Διαβάστε περισσότερα

Δίκτυα Τηλεπικοινωνιών. και Μετάδοσης

Δίκτυα Τηλεπικοινωνιών. και Μετάδοσης Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Δίκτυα Τηλεπικοινωνιών και Μετάδοσης Σύστημα μετάδοσης με οπτικές ίνες Tο οπτικό φέρον κύμα μπορεί να διαμορφωθεί είτε από αναλογικό

Διαβάστε περισσότερα

ΟΠΤΙΚΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ ΚΑΙ ΟΠΤΙΚΑ ΙΚΤΥΑ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ ΣΤΟΥΣ ΟΠΤΙΚΟΥΣ ΕΝΙΣΧΥΤΕΣ ΚΑΙ ΣΤΑ ΟΠΤΙΚΑ ΦΙΛΤΡΑ

ΟΠΤΙΚΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ ΚΑΙ ΟΠΤΙΚΑ ΙΚΤΥΑ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ ΣΤΟΥΣ ΟΠΤΙΚΟΥΣ ΕΝΙΣΧΥΤΕΣ ΚΑΙ ΣΤΑ ΟΠΤΙΚΑ ΦΙΛΤΡΑ ΕΘΝΙΚΟ ΚΑΙ ΚΑΠΟ ΙΣΤΡΙΑΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΟΠΤΙΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ ΜΑΘΗΜΑ: ΟΠΤΙΚΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ ΚΑΙ ΟΠΤΙΚΑ ΙΚΤΥΑ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ ΣΤΟΥΣ ΟΠΤΙΚΟΥΣ ΕΝΙΣΧΥΤΕΣ

Διαβάστε περισσότερα

Οι οπτικοί δέκτες μετατρέπουν το οπτικό σήμα σε ηλεκτρικό. Η μετατροπή των φωτονίων σε ηλεκτρόνια ονομάζεται φώραση.

Οι οπτικοί δέκτες μετατρέπουν το οπτικό σήμα σε ηλεκτρικό. Η μετατροπή των φωτονίων σε ηλεκτρόνια ονομάζεται φώραση. Οπτικοί δέκτες Οι οπτικοί δέκτες μετατρέπουν το οπτικό σήμα σε ηλεκτρικό. Η μετατροπή των φωτονίων σε ηλεκτρόνια ονομάζεται φώραση. Ένας αποδοτικός οπτικός δέκτης πρέπει να ικανοποιεί τις παρακάτω προϋποθέσεις:

Διαβάστε περισσότερα

Μέσα Μετάδοσης. Επικοινωνίες Δεδομένων Μάθημα 7 ο

Μέσα Μετάδοσης. Επικοινωνίες Δεδομένων Μάθημα 7 ο Μέσα Μετάδοσης Επικοινωνίες Δεδομένων Μάθημα 7 ο Εισαγωγή Το μέσο μετάδοσης αποτελεί τη φυσική σύνδεση μεταξύ του αποστολέα και του παραλήπτη της πληροφορίας σε οποιοδήποτε σύστημα επικοινωνίας. Είναι

Διαβάστε περισσότερα

Ενδεικτικές Ερωτήσεις

Ενδεικτικές Ερωτήσεις Ενδεικτικές Ερωτήσεις Ενισχυτές Πηγές Laser έκτες (Αρχείο FiltersAmplifsLasers2016.pdf) Φίλτρα Fabry-Perot και φίλτρα φραγµάτων Bragg Αρχή λειτουργίας, σχηµατική απεικόνιση, εξίσωση που συσχετίζει τα µήκη

Διαβάστε περισσότερα

ΚΥΜΑΤΟ ΗΓΗΣΗ. «Μικροοπτικές διατάξεις-ολοκληρωµένα οπτικά»

ΚΥΜΑΤΟ ΗΓΗΣΗ. «Μικροοπτικές διατάξεις-ολοκληρωµένα οπτικά» ΚΥΜΑΤΟ ΗΓΗΣΗ Επίπεδοι κυµατοδηγοί Προσέγγιση γεωµετρικής οπτικής Προσέγγιση κυµατικής οπτικής και συνοριακών συνθηκών Οπτικές ίνες ιασπορά Μέθοδοι ανάπτυξης κυµατοδηγών Ηχρήση των κυµάτων στις επικοινωνίες

Διαβάστε περισσότερα

Εισαγωγή Στοιχεία Θεωρίας

Εισαγωγή Στοιχεία Θεωρίας Εισαγωγή Σκοπός της άσκησης αυτής είναι η εισαγωγή στην τεχνογνωσία των οπτικών ινών και η μελέτη τους κατά τη διάδοση μιας δέσμης laser. Συγκεκριμένα μελετάται η εξασθένιση που υφίσταται το σήμα στην

Διαβάστε περισσότερα

Χαρακτηρισμός και μοντέλα τρανζίστορ λεπτών υμενίων βιομηχανικής παραγωγής: Τεχνολογία μικροκρυσταλλικού πυριτίου χαμηλής θερμοκρασίας

Χαρακτηρισμός και μοντέλα τρανζίστορ λεπτών υμενίων βιομηχανικής παραγωγής: Τεχνολογία μικροκρυσταλλικού πυριτίου χαμηλής θερμοκρασίας Χαρακτηρισμός και μοντέλα τρανζίστορ λεπτών υμενίων βιομηχανικής παραγωγής: Τεχνολογία μικροκρυσταλλικού πυριτίου χαμηλής θερμοκρασίας Υποψήφιος Διδάκτορας: Α. Χατζόπουλος Περίληψη Οι τελευταίες εξελίξεις

Διαβάστε περισσότερα

Επαφές μετάλλου ημιαγωγού

Επαφές μετάλλου ημιαγωγού Δίοδος Schottky Επαφές μετάλλου ημιαγωγού Δ. Γ. Παπαγεωργίου Τμήμα Μηχανικών Επιστήμης Υλικών Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων Τι είναι Ημιαγωγός Κατασκευάζεται με εξάχνωση μετάλλου το οποίο μεταφέρεται στην επιφάνεια

Διαβάστε περισσότερα

Εισαγωγή Σε Ολοκληρωµένα Κυκλώµατα (Microchips) Αναλογικά ή Ψηφιακά Κυκλώµατα;

Εισαγωγή Σε Ολοκληρωµένα Κυκλώµατα (Microchips) Αναλογικά ή Ψηφιακά Κυκλώµατα; Εισαγωγή Σε Ολοκληρωµένα Κυκλώµατα (Microchips) ρ. Ιούλιος Γεωργίου Further Reading Texts: Design of Analog CMOS Integrated Circuits Behzad Razavi Microelectronic Circuits, Sedra & Smith Αναλογικά ή Ψηφιακά

Διαβάστε περισσότερα

Μάθηµα 3 ο : Το δορυφορικό τηλεπικοινωνιακό υποσύστηµα

Μάθηµα 3 ο : Το δορυφορικό τηλεπικοινωνιακό υποσύστηµα Μάθηµα 3 ο : Το δορυφορικό τηλεπικοινωνιακό υποσύστηµα Στόχοι: Στο τέλος αυτού του µαθήµατος ο σπουδαστής θα γνωρίζει: Tη δοµή και τις βασικές λειτουργίες ενός δορυφορικού τηλεπικοινωνιακού υποσυστήµατος

Διαβάστε περισσότερα

ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΜΙΚΡΟΚΥΜAΤΩΝ ΜΕ ΔΙΟΔΟ GUNN

ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΜΙΚΡΟΚΥΜAΤΩΝ ΜΕ ΔΙΟΔΟ GUNN ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΜΙΚΡΟΚΥΜAΤΩΝ ΜΕ ΔΙΟΔΟ GUNN Το φαινόμενο Gunn, ή το φαινόμενο των μεταφερόμενων ηλεκτρονίων, που ανακαλύφθηκε από τον Gunn το 1963 δηλώνει ότι όταν μια μικρή τάση DC εφαρμόζεται κατά μήκος του

Διαβάστε περισσότερα

Βρέντζου Τίνα Φυσικός Μεταπτυχιακός τίτλος: «Σπουδές στην εκπαίδευση» ΜEd Email : stvrentzou@gmail.com

Βρέντζου Τίνα Φυσικός Μεταπτυχιακός τίτλος: «Σπουδές στην εκπαίδευση» ΜEd Email : stvrentzou@gmail.com 1 2.4 Παράγοντες από τους οποίους εξαρτάται η αντίσταση ενός αγωγού Λέξεις κλειδιά: ειδική αντίσταση, μικροσκοπική ερμηνεία, μεταβλητός αντισ ροοστάτης, ποτενσιόμετρο 2.4 Παράγοντες που επηρεάζουν την

Διαβάστε περισσότερα

Φυσικό Επίπεδο ΕνσύρµαταΜέσαΜετάδοσης. Ενότητα Γ

Φυσικό Επίπεδο ΕνσύρµαταΜέσαΜετάδοσης. Ενότητα Γ Ιόνιο Πανεπιστήµιο Τµήµα Αρχειονοµίας - Βιβλιοθηκονοµίας ίκτυα Η/Υ Φυσικό Επίπεδο ΕνσύρµαταΜέσαΜετάδοσης Ενότητα Γ ρ. Ε. Μάγκος Φυσικά Μέσα Μετάδοσης bit: Ηλεκτροµαγνητικό κύµα που µεταδίδεται σε ένα.

Διαβάστε περισσότερα

ιάδοση κυµάτων σε διηλεκτρικά. Απορρόφυση ακτινοβολίας. Μέρος 1ον : ιάδοση κυµάτων σε διηλεκτρικά.

ιάδοση κυµάτων σε διηλεκτρικά. Απορρόφυση ακτινοβολίας. Μέρος 1ον : ιάδοση κυµάτων σε διηλεκτρικά. ρ. Χ. Βοζίκης Εργαστήριο Φυσικής ΙΙ 53 ιάδοση κυµάτων σε διηλεκτρικά. Απορρόφυση ακτινοβολίας. 5. Άσκηση 5 5.1 Σκοπός της εργαστηριακής άσκησης Σκοπός της άσκησης είναι η γνωριµία των σπουδαστών µε την

Διαβάστε περισσότερα

ΕΠΙΠΕΔΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ. αρχικό υλικό. *στάδια επίπεδης τεχνολογίας. πλακίδιο Si. *ακολουθία βημάτων που προσθέτουν ή αφαιρούν υλικά στο πλακίδιο Si

ΕΠΙΠΕΔΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ. αρχικό υλικό. *στάδια επίπεδης τεχνολογίας. πλακίδιο Si. *ακολουθία βημάτων που προσθέτουν ή αφαιρούν υλικά στο πλακίδιο Si ΕΠΙΠΕΔΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ αρχικό υλικό + *στάδια επίπεδης τεχνολογίας πλακίδιο Si *ακολουθία βημάτων που προσθέτουν ή αφαιρούν υλικά στο πλακίδιο Si οξείδωση εναπόθεση διάχυση φωτολιθογραφία φωτοχάραξη Παραγωγή

Διαβάστε περισσότερα

Οπτικές Ίνες (Fiber Optics) - Καλώδια Οπτικών Ινών

Οπτικές Ίνες (Fiber Optics) - Καλώδια Οπτικών Ινών Οπτικές Ίνες (Fiber Optics) - Καλώδια Οπτικών Ινών έσµη οπτικών ινών. Ένα καλώδιο οπτικών ινών, το οποίο περιέχει µια δέσµη οπτικών ινών µπορεί να µεταφέρει εκατό τηλεοπτικά κανάλια ταυτόχρονα, χωρίς το

Διαβάστε περισσότερα

Γενικά για µικροκύµατα. ηµιουργία ηλεκτροµαγνητικών κυµάτων.

Γενικά για µικροκύµατα. ηµιουργία ηλεκτροµαγνητικών κυµάτων. ρ. Χ. Βοζίκης Εργαστήριο Φυσικής ΙΙ 5 1. Άσκηση 1 Γενικά για µικροκύµατα. ηµιουργία ηλεκτροµαγνητικών κυµάτων. 1.1 Εισαγωγή Τα µικροκύµατα είναι ηλεκτροµαγνητική ακτινοβολία όπως το ορατό φώς, οι ακτίνες

Διαβάστε περισσότερα

ΜΕΤΡΗΣΗ ΚΑΙ ΦΑΣΜΑΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΜΗ ΙΟΝΙΖΟΥΣΑΣ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ

ΜΕΤΡΗΣΗ ΚΑΙ ΦΑΣΜΑΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΜΗ ΙΟΝΙΖΟΥΣΑΣ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΜΕΤΡΗΣΗ ΚΑΙ ΦΑΣΜΑΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΜΗ ΙΟΝΙΖΟΥΣΑΣ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ Οποτε ακούτε ραδιόφωνο, βλέπετε τηλεόραση, στέλνετε SMS χρησιµοποιείτε ηλεκτροµαγνητική ακτινοβολία (ΗΜΑ). Η ΗΜΑ ταξιδεύει µε

Διαβάστε περισσότερα

Διάλεξη 10: Ακτίνες Χ

Διάλεξη 10: Ακτίνες Χ Διάλεξη 10: Ακτίνες Χ Ένταση Roentgen (1895): Παρατήρησε ότι όταν ταχέα ηλεκτρόνια πέσουν σε υλικό στόχο παράγεται ακτινοβολία, που ονομάστηκε ακτίνες Χ, με τις εξής ιδιότητες: Ευθύγραμμη διάδοση ακόμη

Διαβάστε περισσότερα

Σημειώσεις κεφαλαίου 16 Αρχές επικοινωνίας με ήχο και εικόνα

Σημειώσεις κεφαλαίου 16 Αρχές επικοινωνίας με ήχο και εικόνα Σημειώσεις κεφαλαίου 16 Αρχές επικοινωνίας με ήχο και εικόνα ΠΩΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΟΥΝ ΟΙ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ Ένα σύστημα ηλεκτρονικής επικοινωνίας αποτελείται από τον πομπό, το δίαυλο (κανάλι) μετάδοσης και

Διαβάστε περισσότερα

Βασικές αρχές ηµιαγωγών και τρανζίστορ MOS. Εισαγωγή στην Ηλεκτρονική

Βασικές αρχές ηµιαγωγών και τρανζίστορ MOS. Εισαγωγή στην Ηλεκτρονική Βασικές αρχές ηµιαγωγών και τρανζίστορ MOS Εισαγωγή στην Ηλεκτρονική Ηµιαγώγιµα υλικά και πυρίτιο Η κατασκευή ενός ολοκληρωµένου κυκλώµατος γίνεται µε βάση ένα υλικό ηµιαγωγού (semiconductor), το οποίο

Διαβάστε περισσότερα

Οπτικά Δίκτυα. Νόκας Γιώργος. Δρ.Ηλεκτρολόγος Μηχανικός & Τεχνολογιας Υπολογιστών

Οπτικά Δίκτυα. Νόκας Γιώργος. Δρ.Ηλεκτρολόγος Μηχανικός & Τεχνολογιας Υπολογιστών Οπτικά Δίκτυα Νόκας Γιώργος Δρ.Ηλεκτρολόγος Μηχανικός & Τεχνολογιας Υπολογιστών Περιγραφή Μαθήματος Περιγραφή Μαθήματος: Χαρακτηριστικά διάδοσης σημάτων σε οπτική ίνα, Τεχνολογία οπτικών ινών, Φυσική Ημιαγωγών,

Διαβάστε περισσότερα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο : Θεωρητική προσέγγιση της FDTD

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο : Θεωρητική προσέγγιση της FDTD ΚΦΑΛΑΙΟ 4ο : Θεωρητική προσέγγιση της DTD 4.. ισαγωγή Από τις τρεις µεθόδους πρόβλεψης των επενεργειών της ηλεκτροµαγνητικής ακτινοβολίας πειραµατική αναλυτική υπολογιστική- η υπολογιστική είναι η νεότερη

Διαβάστε περισσότερα

Φύλλο εργασίας. Ερωτήσεις ανασκόπησης του μαθήματος

Φύλλο εργασίας. Ερωτήσεις ανασκόπησης του μαθήματος Φύλλο εργασίας Παραθέτουμε μια ομάδα ερωτήσεων ανασκόπησης του μαθήματος και μια ομάδα ερωτήσεων κρίσης για εμβάθυνση στο αντικείμενο του μαθήματος. Θεωρούμε ότι μέσα στην τάξη είναι δυνατή η κατανόηση

Διαβάστε περισσότερα

Δίκτυα Τηλεπικοινωνιών. και Μετάδοσης

Δίκτυα Τηλεπικοινωνιών. και Μετάδοσης Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Δίκτυα Τηλεπικοινωνιών και Μετάδοσης Δρ. Δημήτριος Ευσταθίου Επίκουρος Καθηγητής & Δρ. Στυλιανός Π. Τσίτσος Επίκουρος Καθηγητής

Διαβάστε περισσότερα

Όλα τα θέματα των εξετάσεων έως και το 2014 σε συμβολή, στάσιμα, ηλεκτρομαγνητικά κύματα, ανάκλαση - διάθλαση Η/Μ ΚΥΜΑΤΑ. Ερωτήσεις Πολλαπλής επιλογής

Όλα τα θέματα των εξετάσεων έως και το 2014 σε συμβολή, στάσιμα, ηλεκτρομαγνητικά κύματα, ανάκλαση - διάθλαση Η/Μ ΚΥΜΑΤΑ. Ερωτήσεις Πολλαπλής επιλογής Η/Μ ΚΥΜΑΤΑ 1. Τα ηλεκτροµαγνητικά κύµατα: Ερωτήσεις Πολλαπλής επιλογής α. είναι διαµήκη. β. υπακούουν στην αρχή της επαλληλίας. γ. διαδίδονται σε όλα τα µέσα µε την ίδια ταχύτητα. δ. Δημιουργούνται από

Διαβάστε περισσότερα

1η Οµάδα Ασκήσεων. Τµήµα επεξεργασίας σήµατος του αναγεννητή

1η Οµάδα Ασκήσεων. Τµήµα επεξεργασίας σήµατος του αναγεννητή ΕΘΝΙΚΟ ΚΑΙ ΚΑΠΟ ΙΣΡΙΑΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΙΚΩΝ ΕΠΙΣΗΜΩΝ ΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΚΑΙ ΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ ΙΚΥΑ ΟΠΙΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ Καθηγητής. Συβρίδης 1η Οµάδα Ασκήσεων Άσκηση 1η Εγκατεστηµένη ζεύξη συνολικού

Διαβάστε περισσότερα

ΠΕΙΡΑΜΑ 4: ΟΠΤΙΚΗ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ AΠΟΡΡΟΦΗΣΗΣ

ΠΕΙΡΑΜΑ 4: ΟΠΤΙΚΗ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ AΠΟΡΡΟΦΗΣΗΣ ΠΕΙΡΑΜΑ 4: ΟΠΤΙΚΗ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ AΠΟΡΡΟΦΗΣΗΣ [1] ΘΕΩΡΙΑ Σύμφωνα με τη κβαντομηχανική, τα άτομα απορροφούν ηλεκτρομαγνητική ενέργεια με διακριτό τρόπο, με «κβάντο» ενέργειας την ενέργεια hv ενός φωτονίου,

Διαβάστε περισσότερα

6.10 Ηλεκτροµαγνητικά Κύµατα

6.10 Ηλεκτροµαγνητικά Κύµατα Πρόταση Μελέτης Λύσε απο τον Α τόµο των Γ. Μαθιουδάκη & Γ.Παναγιωτακόπουλου τις ακόλουθες ασκήσεις : 11.1-11.36, 11.46-11.50, 11.52-11.59, 11.61, 11.63, 11.64, 1.66-11.69, 11.71, 11.72, 11.75-11.79, 11.81

Διαβάστε περισσότερα

Οι βασικές βαθμίδες του συστήματος των δορυφορικών επικοινωνιών δίνονται στο παρακάτω σχήμα :

Οι βασικές βαθμίδες του συστήματος των δορυφορικών επικοινωνιών δίνονται στο παρακάτω σχήμα : Εισαγωγικά Τα δορυφορικά δίκτυα επικοινωνίας αποτελούν ένα σημαντικό τμήμα των σύγχρονων τηλεπικοινωνιακών συστημάτων. Οι δορυφόροι παρέχουν τη δυνατότητα κάλυψης μεγάλων γεωγραφικών περιοχών. Η δυνατότητα

Διαβάστε περισσότερα

Άσκηση 3 Η φωτο-εκπέµπουσα δίοδος (Light Emitting Diode)

Άσκηση 3 Η φωτο-εκπέµπουσα δίοδος (Light Emitting Diode) Άσκηση 3 Η φωτο-εκπέµπουσα δίοδος (Light Emitting Diode) Εισαγωγή Στην προηγούµενη εργαστηριακή άσκηση µελετήσαµε την δίοδο ανόρθωσης ένα στοιχείο που σχεδιάστηκε για να λειτουργεί ως µονόδροµος αγωγός.

Διαβάστε περισσότερα

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 2 JUT ΚΑΙ PUT

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 2 JUT ΚΑΙ PUT ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1 ΕΙ ΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙ ΗΜΙΑΓΩΓΩΝ 1-1 ίοδος Σήραγγας 1 Μετακίνηση του Σηµείου Ηρεµίας 4 Πόλωση ιόδου Σήραγγας 6 Ανίχνευση Κατωφλίου Τάσης 8 Εφαρµογή της ιόδου Tunnel στην Ενίσχυση 8 Η ίοδος Tunnel

Διαβάστε περισσότερα

Ιόνιο Πανεπιστήµιο Τµήµα Πληροφορικής. Φυσικά Μέσα Μετάδοσης. Φυσικό Επίπεδο Ενσύρµατα και ΑσύρµαταΜέσαΜετάδοσης. Ενότητα Γ. ΕνσύρµαταΜέσαΜετάδοσης

Ιόνιο Πανεπιστήµιο Τµήµα Πληροφορικής. Φυσικά Μέσα Μετάδοσης. Φυσικό Επίπεδο Ενσύρµατα και ΑσύρµαταΜέσαΜετάδοσης. Ενότητα Γ. ΕνσύρµαταΜέσαΜετάδοσης Ιόνιο Πανεπιστήµιο Τµήµα Πληροφορικής ίκτυα Η/Υ Φυσικό Επίπεδο Ενσύρµατα και ΑσύρµαταΜέσαΜετάδοσης Φυσικά Μέσα Μετάδοσης bit: Ηλεκτροµαγνητικό κύµα που µεταδίδεται σε ένα. ΦΥΣΙΚΟ ΜΕΣΟ (Κατευθυνόµενα -Guided):

Διαβάστε περισσότερα

«Επικοινωνίες δεδομένων»

«Επικοινωνίες δεδομένων» Εργασία στο μάθημα «Διδακτική της Πληροφορικής» με θέμα «Επικοινωνίες δεδομένων» Αθήνα, Φεβρουάριος 2011 Χρονολογική απεικόνιση της εξέλιξης των Τηλεπικοινωνιών Χρονολογική απεικόνιση της εξέλιξης των

Διαβάστε περισσότερα

Η θερμική υπέρυθρη εκπομπή της Γης

Η θερμική υπέρυθρη εκπομπή της Γης Η θερμική υπέρυθρη εκπομπή της Γης Δορυφορικές μετρήσεις στο IR. Θεωρητική θεώρηση της τηλεπισκόπισης της εκπομπήςτηςγήινηςακτινοβολίαςαπό δορυφορικές πλατφόρμες. Μοντέλα διάδοσης της υπέρυθρης ακτινοβολίας

Διαβάστε περισσότερα

ΑΡΧΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ: Τεχνολογία Κατασκευής Ολοκληρωµένων Κυκλωµάτων

ΑΡΧΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ: Τεχνολογία Κατασκευής Ολοκληρωµένων Κυκλωµάτων ΑΡΧΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ: Τεχνολογία Κατασκευής Ολοκληρωµένων Κυκλωµάτων Required Text: Microelectronic Devices, Keith Leaver (6 th Chapter) Τεχνολογία Κατασκευής Ολοκληρωµένων Κυκλωµάτων Si SiO 2

Διαβάστε περισσότερα

Doppler Radar. Μεταφορά σήµατος µε την βοήθεια των µικροκυµάτων.

Doppler Radar. Μεταφορά σήµατος µε την βοήθεια των µικροκυµάτων. ρ. Χ. Βοζίκης Εργαστήριο Φυσικής ΙΙ 101 10. Άσκηση 10 Doppler Radar. Μεταφορά σήµατος µε την βοήθεια των µικροκυµάτων. 10.1 Σκοπός της εργαστηριακής άσκησης Σκοπός της άσκησης είναι η γνωριµία των σπουδαστών

Διαβάστε περισσότερα

10η Ενότητα: Το υποσύστημα "αίσθησης"

10η Ενότητα: Το υποσύστημα αίσθησης 10η Ενότητα: Το υποσύστημα "αίσθησης" απαιτήσεις και επιδόσεις φυσικά μεγέθη γενική δομή και συγκρότηση ΤΕΙ Πειραιά Καθηγητής Γ. Χαμηλοθώρης ΜΗΧΑΤΡΟΝΙΚΗ ISL I nt el l i gent Syst ems Lab 1 Το υποσύστημα

Διαβάστε περισσότερα

ΟΠΤΙΚΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ. Μάθημα 6ο Φωτοπηγές Φωτοεκπέμπουσες δίοδοι LED. Αρ. Τσίπουρας, Phd ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ &ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

ΟΠΤΙΚΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ. Μάθημα 6ο Φωτοπηγές Φωτοεκπέμπουσες δίοδοι LED. Αρ. Τσίπουρας, Phd   ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ &ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ ΟΠΤΙΚΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ Μάθημα 6ο Φωτοπηγές Φωτοεκπέμπουσες δίοδοι LED Αρ. Τσίπουρας, Phd Email: aris@di.uoa.gr 1 Περιεχόμενα Παραγωγή φωτός Απαιτούμενα χαρακτηριστικά φωτοπηγών Λειτουργία LED 2 Εκπομπή φωτός

Διαβάστε περισσότερα

Από το βιβλίο «Φυσική» της Γ τάξης Γενικού Λυκείου Γενικής Παιδείας των Γεωργακάκου Π., Σκαλωµένου Αθ. κ.ά., έκδοση Ο.Ε..Β

Από το βιβλίο «Φυσική» της Γ τάξης Γενικού Λυκείου Γενικής Παιδείας των Γεωργακάκου Π., Σκαλωµένου Αθ. κ.ά., έκδοση Ο.Ε..Β ΦΥΣΙΚΗ Από το βιβλίο «Φυσική» της Γ τάξης Γενικού Λυκείου Γενικής Παιδείας των Γεωργακάκου Π., Σκαλωµένου Αθ. κ.ά., έκδοση Ο.Ε..Β. 2010. 1. ΤΟ ΦΩΣ 1.1 Η φύση του φωτός. 1.3 Μήκος κύµατος και συχνότητα

Διαβάστε περισσότερα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΚΤΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΣΤΕΡΕΑΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ. Περιληπτική θεωρητική εισαγωγή

ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΚΤΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΣΤΕΡΕΑΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ. Περιληπτική θεωρητική εισαγωγή ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΚΤΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΣΤΕΡΕΑΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ Περιληπτική θεωρητική εισαγωγή α) Τεχνική zchralski Η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη τεχνική ανάπτυξης μονοκρυστάλλων πυριτίου (i), αρίστης ποιότητας,

Διαβάστε περισσότερα

4. Ποιο από τα παρακάτω δεν ισχύει για την ευαισθησία ενός δέκτη ΑΜ; Α. Ευαισθησία ενός δέκτη καθορίζεται από την στάθμη θορύβου στην είσοδό του.

4. Ποιο από τα παρακάτω δεν ισχύει για την ευαισθησία ενός δέκτη ΑΜ; Α. Ευαισθησία ενός δέκτη καθορίζεται από την στάθμη θορύβου στην είσοδό του. Τηλεπικοινωνικακά Συστήματα Ι - Ενδεικτικές Ερωτήσεις Ασκήσεις Δ.Ευσταθίου Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕ, ΤΕΙ Κεντρικής Μακεδονίας 1) 1. Ποιο από τα παρακάτω δεν ισχύει για το χρονικό διάστημα που μηδενίζεται

Διαβάστε περισσότερα

Το φως διαδίδεται σε όλα τα οπτικά υλικά μέσα με ταχύτητα περίπου 3x10 8 m/s.

Το φως διαδίδεται σε όλα τα οπτικά υλικά μέσα με ταχύτητα περίπου 3x10 8 m/s. Κεφάλαιο 1 Το Φως Το φως διαδίδεται σε όλα τα οπτικά υλικά μέσα με ταχύτητα περίπου 3x10 8 m/s. Το φως διαδίδεται στο κενό με ταχύτητα περίπου 3x10 8 m/s. 3 Η ταχύτητα του φωτός μικραίνει, όταν το φως

Διαβάστε περισσότερα

Κεφάλαιο 3 ο. Γ. Τσιατούχας. VLSI Technology and Computer Architecture Lab. Ημιαγωγοί - ίοδος Επαφής 2

Κεφάλαιο 3 ο. Γ. Τσιατούχας. VLSI Technology and Computer Architecture Lab. Ημιαγωγοί - ίοδος Επαφής 2 ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων Ημιαγωγοί Δίοδος Επαφής Κεφάλαιο 3 ο Τμήμα Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής Γ. Τσιατούχας SI Techology ad Comuter Architecture ab ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ Διάρθρωση 1. Φράγμα δυναμικού.

Διαβάστε περισσότερα

(Light Emitting Diodes)

(Light Emitting Diodes) ΕξαρτήµαταΟπτικών ικτύων Πηγές Φωτεινής δέσµης ίοδοι Εκϖοµϖής Φωτός(LED) Συσκευές Laser ίοδοι Εκποµπής Φωτός (LED) (Light Emitting Diodes) - Παράγουν δεδοµένα µε χαµηλό ρυθµό (Ταχύτητα

Διαβάστε περισσότερα

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΘΕΜΑ 1 Στις ερωτήσεις 1-4 να γράψετε στο τετράδιο σας τον αριθµό της ερώτησης και δίπλα το γράµµα, που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. 1. Σύµφωνα µε την ηλεκτροµαγνητική θεωρία

Διαβάστε περισσότερα

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧ. Η/Υ & ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ. Ασύρματη Διάδοση ΑΣΥΡΜΑΤΑ ΔΙΚΤΥΑ. Ευάγγελος Παπαπέτρου

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧ. Η/Υ & ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ. Ασύρματη Διάδοση ΑΣΥΡΜΑΤΑ ΔΙΚΤΥΑ. Ευάγγελος Παπαπέτρου ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧ. Η/Υ & ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ Ασύρματη Διάδοση ΑΣΥΡΜΑΤΑ ΔΙΚΤΥΑ Ευάγγελος Παπαπέτρου Διάρθρωση μαθήματος Ασύρματη διάδοση Εισαγωγή Κεραίες διάγραμμα ακτινοβολίας, κέρδος, κατευθυντικότητα

Διαβάστε περισσότερα

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ LASER ΤΜΗΜΑ ΟΠΤΙΚΗΣ & ΟΠΤΟΜΕΤΡΙΑΣ ΑΤΕΙ ΠΑΤΡΑΣ

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ LASER ΤΜΗΜΑ ΟΠΤΙΚΗΣ & ΟΠΤΟΜΕΤΡΙΑΣ ΑΤΕΙ ΠΑΤΡΑΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ LASER ΤΜΗΜΑ ΟΠΤΙΚΗΣ & ΟΠΤΟΜΕΤΡΙΑΣ ΑΤΕΙ ΠΑΤΡΑΣ «Ίσως το φως θα ναι μια νέα τυραννία. Ποιος ξέρει τι καινούρια πράγματα θα δείξει.» Κ.Π.Καβάφης ΑΡΧΕΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΤΟΥ LASER Εισαγωγικές Έννοιες

Διαβάστε περισσότερα

ηλεκτρικό ρεύµα ampere

ηλεκτρικό ρεύµα ampere Ηλεκτρικό ρεύµα Το ηλεκτρικό ρεύµα είναι ο ρυθµός µε τον οποίο διέρχεται ηλεκτρικό φορτίο από µια περιοχή του χώρου. Η µονάδα µέτρησης του ηλεκτρικού ρεύµατος στο σύστηµα SI είναι το ampere (A). 1 A =

Διαβάστε περισσότερα

Δίοδος Εκπομπής Φωτός, (LED, Light Emitting Diode), αποκαλείται ένας ημιαγωγός ο οποίος εκπέμπει φωτεινή ακτινοβολία στενού φάσματος όταν του

Δίοδος Εκπομπής Φωτός, (LED, Light Emitting Diode), αποκαλείται ένας ημιαγωγός ο οποίος εκπέμπει φωτεινή ακτινοβολία στενού φάσματος όταν του L.E.D Δίοδος Εκπομπής Φωτός, (LED, Light Emitting Diode), αποκαλείται ένας ημιαγωγός ο οποίος εκπέμπει φωτεινή ακτινοβολία στενού φάσματος όταν του παρέχεται μία ηλεκτρική τάση κατά τη φορά ορθής πόλωσης

Διαβάστε περισσότερα

Δίοδοι Ορισμός της διόδου - αρχή λειτουργίας Η δίοδος είναι μια διάταξη από ημιαγώγιμο υλικό το οποίο επιτρέπει την διέλευση ροής ρεύματος μόνο από

Δίοδοι Ορισμός της διόδου - αρχή λειτουργίας Η δίοδος είναι μια διάταξη από ημιαγώγιμο υλικό το οποίο επιτρέπει την διέλευση ροής ρεύματος μόνο από Δίοδοι Ορισμός της διόδου - αρχή λειτουργίας Η δίοδος είναι μια διάταξη από ημιαγώγιμο υλικό το οποίο επιτρέπει την διέλευση ροής ρεύματος μόνο από την μία κατεύθυνση, ανάλογα με την πόλωσή της. Κατασκευάζεται

Διαβάστε περισσότερα

Αλλαγή της δομής των ταινιών λόγω κραματοποίησης

Αλλαγή της δομής των ταινιών λόγω κραματοποίησης Αλλαγή της δομής των ταινιών λόγω κραματοποίησης Παράμετροι που τροποποιούν την δομή των ταινιών Σχηματισμός κράματος ή περισσοτέρων ημιαγωγών Ανάπτυξη ετεροδομών ή υπερδομών κβαντικός περιορισμός (quantum

Διαβάστε περισσότερα

ΑΡΧΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ

ΑΡΧΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΑΡΧΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ Ενεργειακές Ζώνες και Στατιστική Φορέων Φορτίου Required Text: Microelectronic Devices, Keith Leaver (2 nd Chapter) Εισαγωγή Στο προηγούμενο κεφάλαιο προσεγγίσαμε τους ημιαγωγούς

Διαβάστε περισσότερα

Μέέσα µμετάάδοσης. 1. Τεχνολογία Δικτύων Επικοινωνιών, Βιβλίο Α τάξης 2 ου Κύκλου ΤΕΕ, ΥΠΕΠΘ

Μέέσα µμετάάδοσης. 1. Τεχνολογία Δικτύων Επικοινωνιών, Βιβλίο Α τάξης 2 ου Κύκλου ΤΕΕ, ΥΠΕΠΘ Ενότητα 3 η Μέέσα µμετάάδοσης Πηγέές - Βιβλιογραφίία 1. Τεχνολογία Δικτύων Επικοινωνιών, Βιβλίο Α τάξης 2 ου Κύκλου ΤΕΕ, ΥΠΕΠΘ 2. Σηµειώσεις Συστήµατων Οπτικών Τηλεπικοινωνιών, ΤΕΙ Καβάλας, http://de.teikav.edu.gr/telematics/pdf/4o_meros_optikasystimata.pdf

Διαβάστε περισσότερα

Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήµιο Αθηνών Τµήµα Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών

Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήµιο Αθηνών Τµήµα Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήµιο Αθηνών Τµήµα Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών Τοµέας: Επικοινωνίες και Επεξεργασία Σήµατος Μάθηµα «Φωτονική κωδικός ΕΠ12» Υποψήφιος Ακαδηµαϊκός Υπότροφος: Χάρης Μεσαριτάκης

Διαβάστε περισσότερα

ΦΥΣΙΚΗ Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ 2006 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

ΦΥΣΙΚΗ Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ 2006 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗ Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ 6 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑ 1 ο Στις ερωτήσεις 1- να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό της ερώτησης και δίπλα το γράµµα, που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. 1. Σύµφωνα µε την

Διαβάστε περισσότερα

HMY 333 Φωτονική Διάλεξη 12 Οπτικοί κυματοδηγοί

HMY 333 Φωτονική Διάλεξη 12 Οπτικοί κυματοδηγοί 4 Hsiu. Ha Ανάκλαση και μετάδοση του φωτός σε μια διηλεκτρική επαφή HMY 333 Φωτονική Διάλεξη Οπτικοί κυματοδηγοί i i i r i si c si v c hp://www.e.readig.ac.u/clouds/awell/ c 3 Γωνία πρόσπτωσης < κρίσιμη

Διαβάστε περισσότερα

Βιοµηχανικά Ηλεκτρονικά (Industrial Electronics) Κ.Ι.Κυριακόπουλος Καθηγητής Ε.Μ.Π.

Βιοµηχανικά Ηλεκτρονικά (Industrial Electronics) Κ.Ι.Κυριακόπουλος Καθηγητής Ε.Μ.Π. Βιοµηχανικά Ηλεκτρονικά (Industrial Electronics) Κ.Ι.Κυριακόπουλος Καθηγητής Ε.Μ.Π. Εισαγωγή Control Systems Laboratory Γιατί Ηλεκτρονικά? Τι είναι τα Mechatronics ( hrp://mechatronic- design.com/)? Περιεχόμενο

Διαβάστε περισσότερα

Οι ακτίνες Χ είναι ηλεκτροµαγνητική ακτινοβολία µε λ [10-9 -10-12 m] (ή 0,01-10Å) και ενέργεια φωτονίων kev.

Οι ακτίνες Χ είναι ηλεκτροµαγνητική ακτινοβολία µε λ [10-9 -10-12 m] (ή 0,01-10Å) και ενέργεια φωτονίων kev. Οι ακτίνες Χ είναι ηλεκτροµαγνητική ακτινοβολία µε λ [10-9 -10-12 m] (ή 0,01-10Å) και ενέργεια φωτονίων kev. To ορατό καταλαµβάνει ένα πολύ µικρό µέρος του ηλεκτροµαγνητικού φάσµατος: 1,6-3,2eV. Page 1

Διαβάστε περισσότερα

Θέµατα Φυσικής Γενικής Παιδείας Γ Λυκείου 2000

Θέµατα Φυσικής Γενικής Παιδείας Γ Λυκείου 2000 Θέµατα Φυσικής Γενικής Παιδείας Γ Λυκείου 2 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ Ζήτηµα 1ο Στις ερωτήσεις 1-5 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό της ερώτησης και δίπλα το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. 1. Σύµφωνα

Διαβάστε περισσότερα

ΤΕΙ - ΧΑΛΚΙ ΑΣ 4. ΕΙ ΙΚΕΣ ΙΟ ΟΙ. ίοδος zener. Χαρακτηριστική καµπύλη διόδου zener. Χαρακτηριστική καµπύλη διόδου Zener

ΤΕΙ - ΧΑΛΚΙ ΑΣ 4. ΕΙ ΙΚΕΣ ΙΟ ΟΙ. ίοδος zener. Χαρακτηριστική καµπύλη διόδου zener. Χαρακτηριστική καµπύλη διόδου Zener 4. Ειδικές ίοδοι - Ι.Σ. ΧΑΛΚΙΑ ΗΣ διαφάνεια 1 4. ΕΙ ΙΚΕΣ ΙΟ ΟΙ ίοδος zener Χαρακτηριστική καµπύλη διόδου zener Τάση Zener ( 100-400 V για µια απλή δίοδο) -V Άνοδος Ι -Ι Κάθοδος V Τάση zener V Z I Ζ 0,7V

Διαβάστε περισσότερα

ΥΛΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ ΚΑΙ ΔΙΑΤΑΞΕΙΣ

ΥΛΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ ΚΑΙ ΔΙΑΤΑΞΕΙΣ ΥΛΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ ΚΑΙ ΔΙΑΤΑΞΕΙΣ ΓΙΩΡΓΟΣ ΤΣΙΓΑΡΙΔΑΣ E-mail: gtsigaridas@teilam.gr ΔΟΜΗ ΤΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΩΝ ΥΛΙΚΩΝ ΔΟΜΗ ΤΟΥ ΑΤΟΜΟΥ ΔΕΣΜΟΙ ΚΑΙ ΤΥΠΟΙ ΣΤΕΡΕΩΝ ΜΟΡΙΑΚΗ ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ ΜΟΡΙΑΚΗ

Διαβάστε περισσότερα

Οι ακτίνες Χ είναι ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία με λ [ m] (ή 0,01-10Å) και ενέργεια φωτονίων kev.

Οι ακτίνες Χ είναι ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία με λ [ m] (ή 0,01-10Å) και ενέργεια φωτονίων kev. Οι ακτίνες Χ είναι ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία με λ [10-9 -10-12 m] (ή 0,01-10Å) και ενέργεια φωτονίων kev. ότι το αόρατο το «φώς» από τον σωλήνα διαπερνούσε διάφορα υλικά (χαρτί, ξύλο, βιβλία) κατά την

Διαβάστε περισσότερα

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΤΩΝ ΟΠΤΙΚΩΝ ΙΝΩΝ

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΤΩΝ ΟΠΤΙΚΩΝ ΙΝΩΝ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΤΩΝ ΟΠΤΙΚΩΝ ΙΝΩΝ ΟΡΙΣΜΟΣ: Μια οπτική ίνα είναι µια γυάλινη ή πλαστική ίνα που µεταφέρει το φως κατά µήκος της. Είναι γνωστό πως τα καλώδια κατασκευάζονται από χαλκό ή κράµατά του. Οδηγηθήκαµε

Διαβάστε περισσότερα

Α1. Πράσινο και κίτρινο φως προσπίπτουν ταυτόχρονα και µε την ίδια γωνία πρόσπτωσης σε γυάλινο πρίσµα. Ποιά από τις ακόλουθες προτάσεις είναι σωστή:

Α1. Πράσινο και κίτρινο φως προσπίπτουν ταυτόχρονα και µε την ίδια γωνία πρόσπτωσης σε γυάλινο πρίσµα. Ποιά από τις ακόλουθες προτάσεις είναι σωστή: 54 Χρόνια ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑ ΜΕΣΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΣΑΒΒΑΪΔΗ-ΜΑΝΩΛΑΡΑΚΗ ΠΑΓΚΡΑΤΙ : Φιλολάου & Εκφαντίδου 26 : Τηλ.: 2107601470 ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ : ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ 2014 ΘΕΜΑ Α Α1. Πράσινο και κίτρινο φως

Διαβάστε περισσότερα

Περιεχόμενο της άσκησης

Περιεχόμενο της άσκησης Προαπαιτούμενες γνώσεις Επαφή p- Στάθμη Fermi Χαρακτηριστική ρεύματος-τάσης Ορθή και ανάστροφη πόλωση Περιεχόμενο της άσκησης Οι επαφές p- παρουσιάζουν σημαντικό ενδιαφέρον επειδή βρίσκουν εφαρμογή στη

Διαβάστε περισσότερα

ιάθλαση. Ολική ανάκλαση. ιάδοση µέσα σε κυµατοδηγό.

ιάθλαση. Ολική ανάκλαση. ιάδοση µέσα σε κυµατοδηγό. ρ. Χ. Βοζίκης Εργαστήριο Φυσικής ΙΙ 91 9. Άσκηση 9 ιάθλαση. Ολική ανάκλαση. ιάδοση µέσα σε κυµατοδηγό. 9.1 Σκοπός της εργαστηριακής άσκησης Σκοπός της άσκησης είναι η γνωριµία των σπουδαστών µε τα φαινόµενα

Διαβάστε περισσότερα

ΑΣΚΗΣΗ 15 Μελέτη φωτοδιόδου (φωτοανιχνευτή) και διόδου εκπομπής φωτός LED

ΑΣΚΗΣΗ 15 Μελέτη φωτοδιόδου (φωτοανιχνευτή) και διόδου εκπομπής φωτός LED ΑΣΚΗΣΗ 15 Μελέτη φωτοδιόδου (φωτοανιχνευτή) και διόδου εκπομπής φωτός LED Απαραίτητα όργανα και υλικά 15.1 Απαραίτητα όργανα και υλικά 1. LED, Φωτοδίοδοι (φωτοανιχνευτές). 2. Τροφοδοτικό με δύο εξόδους.

Διαβάστε περισσότερα

ΟΠΤΙΚΟΙ ΣΥΖΕΥΚΤΕΣ. ιαχωριστές Ισχύος Πολυπλέκτες/Αποπολυπλέκτες Μήκους Κύµατος (WDM) Πολλαπλές θύρες εισόδων-εξόδων

ΟΠΤΙΚΟΙ ΣΥΖΕΥΚΤΕΣ. ιαχωριστές Ισχύος Πολυπλέκτες/Αποπολυπλέκτες Μήκους Κύµατος (WDM) Πολλαπλές θύρες εισόδων-εξόδων ΟΠΤΙΚΟΙ ΣΥΖΕΥΚΤΕΣ ιαχωριστές Ισχύος Πολυπλέκτες/Αποπολυπλέκτες Μήκους Κύµατος (WDM) Πολλαπλές θύρες εισόδων-εξόδων Τεχνικές Κατασκευής Συζευκτών ΣΥΝΤΗΓΜΕΝΩΝ ΣΥΖΕΥΚΤΩΝ ΙΚΩΝΙΚΗΣ ΕΚΛΕΠΤΥΝΣΗΣ Χαρακτηριστικά

Διαβάστε περισσότερα

ΠΕΙΡΑΜΑ FRANK-HERTZ ΜΕΤΡΗΣΗ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΔΙΕΓΕΡΣΗΣ ΕΝΟΣ ΑΤΟΜΟΥ

ΠΕΙΡΑΜΑ FRANK-HERTZ ΜΕΤΡΗΣΗ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΔΙΕΓΕΡΣΗΣ ΕΝΟΣ ΑΤΟΜΟΥ ΠΕΙΡΑΜΑ FRANK-HERTZ ΜΕΤΡΗΣΗ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΔΙΕΓΕΡΣΗΣ ΕΝΟΣ ΑΤΟΜΟΥ Η απορρόφηση ενέργειας από τα άτομα γίνεται ασυνεχώς και σε καθορισμένες ποσότητες. Λαμβάνοντας ένα άτομο ορισμένα ποσά ενέργειας κάποιο

Διαβάστε περισσότερα

Οπτικά Δίκτυα. Δομή των Τηλεπικοινωνιακών Δικτύων. Εισαγωγή

Οπτικά Δίκτυα. Δομή των Τηλεπικοινωνιακών Δικτύων. Εισαγωγή Οπτικά Δίκτυα Εισαγωγή University of Patras, GREECE, contact: kvlachos@ceid.upatras.gr Δομή των Τηλεπικοινωνιακών Δικτύων University of Patras, GREECE, contact: kvlachos@ceid.upatras.gr 2 1 Τυπική αρχιτεκτονική

Διαβάστε περισσότερα

Θέµατα που θα καλυφθούν

Θέµατα που θα καλυφθούν Ηµιαγωγοί Semiconductors 1 Θέµατα που θα καλυφθούν Αγωγοί Conductors Ηµιαγωγοί Semiconductors Κρύσταλλοι πυριτίου Silicon crystals Ενδογενείς Ηµιαγωγοί Intrinsic semiconductors ύο τύποι φορέων για το ρεύµασεηµιαγωγούς

Διαβάστε περισσότερα

ΦΩΤΟΝΙΚΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ

ΦΩΤΟΝΙΚΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ EΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών & Μηχανικών Η/Υ ΦΩΤΟΝΙΚΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ Διασπορά Ι Ηρακλής Αβραμόπουλος Photonics Communications Research Laboratory Διάρθρωση μαθήματος

Διαβάστε περισσότερα

Λαμπτήρες Μαγνητικής Επαγωγής

Λαμπτήρες Μαγνητικής Επαγωγής Φωτισμός οδοποιίας, πάρκων, πλατειών ΚΡΙΤΗΡΙΑ ΕΠΙΛΟΓΗΣ ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ-ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΦΩΤΙΣΤΙΚΩΝ ΔΙΑΤΑΞΕΩΝ ΜΑΓΝΗΤΙΚΗΣ ΕΠΑΓΩΓΗΣ ΚΑΙ LED Λαμπτήρες Μαγνητικής Επαγωγής Light Emitting Diodes LED Αρχή λειτουργίας

Διαβάστε περισσότερα

ιαγώνισµα Β Τάξης Ενιαίου Λυκείου Κυριακή 5 Απρίλη 2015 Φως - Ατοµικά Φαινόµενα - Ακτίνες Χ

ιαγώνισµα Β Τάξης Ενιαίου Λυκείου Κυριακή 5 Απρίλη 2015 Φως - Ατοµικά Φαινόµενα - Ακτίνες Χ ιαγώνισµα Β Τάξης Ενιαίου Λυκείου Κυριακή 5 Απρίλη 2015 Φως - Ατοµικά Φαινόµενα - Ακτίνες Χ Σύνολο Σελίδων: έξι (6) - ιάρκεια Εξέτασης: 3 ώρες Βαθµολογία % Ονοµατεπώνυµο: Θέµα Α Στις ηµιτελείς προτάσεις

Διαβάστε περισσότερα

Θέµατα Φυσικής Γενικής Παιδείας Γ Λυκείου 2000

Θέµατα Φυσικής Γενικής Παιδείας Γ Λυκείου 2000 Ζήτηµα 1ο Θέµατα Φυσικής Γενικής Παιδείας Γ Λυκείου 2 Στις ερωτήσεις 1-5 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό της ερώτησης και δίπλα το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. 1. Σύµφωνα µε το πρότυπο

Διαβάστε περισσότερα

Τηλεπικοινωνιακά Δίκτυα Ευρείας Ζώνης Ενότητα 10: Οπτικές Τηλεπικοινωνίες Διατάξεις και Τεχνολογίες Δικτύου

Τηλεπικοινωνιακά Δίκτυα Ευρείας Ζώνης Ενότητα 10: Οπτικές Τηλεπικοινωνίες Διατάξεις και Τεχνολογίες Δικτύου Δίκτυα Ευρείας Ζώνης Ενότητα 10: Οπτικές Τηλεπικοινωνίες Διατάξεις και Τεχνολογίες Δικτύου Μιχαήλ Λογοθέτης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών Σκοποί ενότητας Σύντομη

Διαβάστε περισσότερα

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ. Εφαρμοσμένος & Υπολογιστικός Ηλεκτρομαγνητισμός Ηλ. Αιθ. 012, 013. Εργαστήριο Ψηφιακών Συστημάτων Ηλ. Εργ.

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ. Εφαρμοσμένος & Υπολογιστικός Ηλεκτρομαγνητισμός Ηλ. Αιθ. 012, 013. Εργαστήριο Ψηφιακών Συστημάτων Ηλ. Εργ. ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ & ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ Ακαδημαϊκό Έτος 2014-2015 Περίοδος Ιουνίου 2015 ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ ΩΡΑ 1ο-2ο ΕΞΑΜΗΝΟ 3ο-4ο ΕΞΑΜΗΝΟ 5ο-6ο ΕΞΑΜΗΝΟ

Διαβάστε περισσότερα

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ. Εφαρμοσμένος & Υπολογιστικός Ηλεκτρομαγνητισμός Ηλ. Αιθ. 012, 013. Στοχαστικά Συστήματα & Επικοινωνίες Ηλ. Αμφ.

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ. Εφαρμοσμένος & Υπολογιστικός Ηλεκτρομαγνητισμός Ηλ. Αιθ. 012, 013. Στοχαστικά Συστήματα & Επικοινωνίες Ηλ. Αμφ. ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ & ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ Ακαδημαϊκό Έτος 2014-2015 Περίοδος Ιουνίου 2015 ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ ΩΡΑ 1ο-2ο ΕΞΑΜΗΝΟ 3ο-4ο ΕΞΑΜΗΝΟ 5ο-6ο ΕΞΑΜΗΝΟ

Διαβάστε περισσότερα

Η Φύση του Φωτός. Τα Δ Θεματα της τράπεζας θεμάτων

Η Φύση του Φωτός. Τα Δ Θεματα της τράπεζας θεμάτων Η Φύση του Φωτός Τα Δ Θεματα της τράπεζας θεμάτων Η ΦΥΣΗ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣ Θέμα Δ 4_2153 Δύο μονοχρωματικές ακτινοβολίες (1) και (2), που αρχικά διαδίδονται στο κενό με μήκη κύματος λ ο1 = 4 nm και λ ο2 = 6 nm

Διαβάστε περισσότερα

Εισαγωγικές Ασκήσεις για Απώλειες και ιασπορά

Εισαγωγικές Ασκήσεις για Απώλειες και ιασπορά ΕΘΝΙΚΟ ΚΑΙ ΚΑΠΟ ΙΣΡΙΑΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΙΚΩΝ ΕΠΙΣΗΜΩΝ ΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΚΑΙ ΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ ΙΚΥΑ ΟΠΙΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ Καθηγητής. Συβρίδης Εισαγωγικές Ασκήσεις για Απώλειες και ιασπορά Άσκηση 1

Διαβάστε περισσότερα

ηλεκτρικό ρεύμα ampere

ηλεκτρικό ρεύμα ampere Ηλεκτρικό ρεύμα Το ηλεκτρικό ρεύμα είναι ο ρυθμός με τον οποίο διέρχεται ηλεκτρικό φορτίο από μια περιοχή του χώρου. Η μονάδα μέτρησης του ηλεκτρικού ρεύματος στο σύστημα SI είναι το ampere (A). 1 A =

Διαβάστε περισσότερα

«Επικοινωνίες δεδομένων»

«Επικοινωνίες δεδομένων» Εργασία στο μάθημα «Διδακτική της Πληροφορικής» με θέμα «Επικοινωνίες δεδομένων» Αθήνα, Φεβρουάριος 2011 Χρονολογική απεικόνιση της εξέλιξης των Τηλεπικοινωνιών Χρονολογική απεικόνιση της εξέλιξης των

Διαβάστε περισσότερα