Разработка фотонного переключателя направления потока квантов и метода расчета его параметров

РАЗРАБОТКА ФОТОННОГО ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЯ НАПРАВЛЕНИЯ ПОТОКА КВАНТОВ И МЕТОДА РАСЧЕТА ЕГО ПАРАМЕТРОВ

DEVELOPMENT OF THE PHOTON DIRECTIONAL SWITCH OF THE FLOW OF QUANTA AND METHOD OF CALCULATION OF ITS PARAMETERS

Сторінки: 159-168. Номер: №5, 2019 (277)
Автори:
T.M. МАНСУРОВ, Г.И. ГУЛИЕВА, Э.Т. МАНСУРОВ
Азербайджанский технический университет, г. Баку
E-mail: tofiq-mansurov@rambler.ru
T.M. MANSUROV, G.I. GULIYEVA, E.T. MANSUROV
Azerbaijan Technical University, Baku
E-mail: tofiq-mansurov@rambler.ru
DOI: https://www.doi.org/10.31891/2307-5732-2019-277-5-159-168
Рецензія/Peer review : 15.05.2019 р.
Надрукована/Printed : 23.07.2019 р.

Анотація мовою оригіналу

В работе обоснована необходимость согласованного включения выхода квантовой информационной системы с входом оптическим волокном, которая связана с решением проблемы по эффективному вводу максимально возможной мощности источника сигнала оптического излучения в оптическое волокно. На основе проведенного анализа разработан фотонный переключатель направления потока квантов, позволяющий сократить общее количество механических элементов и узлов со сложной геометрической формой и конфигурацией, упростить конструкцию предложенного переключателя, повысить точности процесса переключения за счет отсутствия люфтов, улучшить пусковые и тормозные характеристики пьезоэлектрического двигателя. Эксплуатационная надежность повышается за счет того, что оптические волокна каналов связи не подвергаются деформации, т.е. находятся в неподвижном состоянии, т.к. сканирование сигнала оптического излучения осуществляется путем его отражения зеркалом отражателем. Для реализации процесса переключения, связанного с перемещением зеркала отражателя с высокой скоростью, точностью, с меньшей оптической потерю и погрешностью, в качестве рабочего органа перемещения предложено применять пьезоэлектрический двигатель, обеспечивающий точное микрошаговое перемещение. Экспериментально установлено, что при вводе максимально возможной мощности сигнала оптического излучения в оптическое волокно разработанный фотонный переключатель направления потока квантов вносит оптической потери 0,8…3,0 дБ, что примерно на 45…55% меньше вносимой потери известными переключателями, при этом погрешность переключения меняется в пределах 0,0013…0.0071%. Разработанный фотонный переключатель направления потока квантов может быть применен в технике оптической связи, в системах с источником оптического излучения передаваемого сигнала и в частности в качестве устройства переключения сигналов оптического излучения.
Ключевые слова: оптическое волокно, оптическое излучение, фотонный переключатель, излучения, фотоприемник, пьезоэлемент, пьезоэлектрический двигатель.

Розширена анотація англійською мовою

In work need of accordant connection of an exit of a quantum information system with an input optical fiber which is connected with a solution on effective input of the greatest possible power of a signal source of optical radiation in optical fiber is proved. On the basis of the carried-out analysis the photon directional switch of a flow of quanta allowing to reduce a total quantity of mechanical elements and nodes with irregular geometrical shape and a configuration, to simplify construction of the offered switch, to raise the accuracy of process of switching due to lack of backlashes, to improve starting and brake characteristics of the piezoelectric engine is developed. Operational reliability increases because optical fibers of communication channels are not exposed to deformation, i.e. are in a motionless status since scanning of a signal of optical radiation is carried out by its reflection by a mirror the reflector. For the implementation of process of switching connected with movement of a mirror of the reflector with a high speed, accuracy with smaller optical loss and an error, as an operating part of movement it is offered to use the piezoelectric engine providing exact microstep movement. It is experimentally established that at input of the greatest possible signal power of optical radiation the developed photon directional switch of a flow of quanta enters to optical fiber optical loss 0.8 … 3.0 dB that approximately on 45 … 55% are less than entered loss by the known switches, at the same time the error of switching changes within 0.0013 … 0.0071%. The developed photon directional switch of a flow of quanta can be used in technology of optic communication, in systems with a source of optical radiation of the transmitted signal and in particular as the device of switching of signals of optical radiation.
Key word: optical fiber, optical radiation, photon switch, radiations, photodetector, piezoelement, piezoelectric engine.

References

1. Mansurov T.M. Design and modeling of passive components of linear path of optical communication / T.M. Mansurov, Ch.P. Aliev, S.A. Dzhebrailova // Thomson Reuters ENDNOTE. International Journal of Engineering Sciences & Research Technology, 6th November 2016. – Vol. 5, Iss. 11. – R. 226–233. – ISSN 2277-9655.
2. Optoelektronnyj pereklyuchatel napravleniya izlucheniya : patent na izobretenie № I 2007 0216, 27.11.2007. MKP G02V 6/00, G02V, 6/38; G02F 3/00; N03K 3/42 / T.M. Mansurov, G.B. Bejbalaev // Pro-myshlennaya sobstvennost : oficialnyj byulleten Gosudarstvennogo komiteta po standartizacii, met-rologii i patentu. – Baku, 2007. – № 1. – 19 s.
3. Optoelektronnyj pereklyuchatel napravleniya izlucheniya : patent na izobretenie № I 2014 0062, 23.10.2014. MKP G02V 6/00, G02V, 6/38; G02F 3/00; N03K 17/79 / T.M. Mansurov, I.A. Mamedov // Pro-myshlennaya sobstvennost : oficialnyj byulleten Gosudarstvennogo komiteta po standartizacii, met-rologii i patentu. – Baku, 2013. – № 4. – 12 s.
4. AC SSSR № 1322850 A1. MKI G02V -6/38 ot 22.04.85. Elektromehanicheskij pereklyuchatel opticheskih volokon.
5. AS SSSR № 1351416, kl. G 02 V – 6/02, 1986. Okonechnoe ustrojstvo.
6. Grodnev I.I. Volokonno-opticheskie linii svyazi / Grodnev I.I. – 2-e izd., pererab. i dop. – M. : Radio i svyaz, 1990. – 224 s.
7. Alishev Ya.V. Mnogokanalnye sistemy peredachi opticheskogo diapazona / Alishev Ya.V. – Minsk : Vyshej-shaya shkola, 1986. – 236 s.
8. Ivanov A.B. Volokonnaya optika: komponenty, sistemy peredachi, izmereniya / Ivanov A.B. – M. : Kompaniya Sajrus sistems, 1999. – 664 s.
9. Smazhevskaya V.G. Pezoelektricheskaya keramika / Smazhevskaya V.G., Feldman N.V. – M. : Sov. radio, 1971. –200 s.
10. Butusov M.M. Volokonnaya optika i priborostroenie / Butusov M.M., Galkin S.L., Orobinskij S.P. – L. : Mashinostroenie, 1987. – 328 s.
11. Zenevich A.O. Kvantovye informacionnye sistemy / Zenevich A.O., Mansurov T.M. – Minsk : Izd-vo BGAS, 2019. – 280 s.
12. Mansurov T.M. Criteria for evaluation of characteristics of photon switchboards of optical signals and optical fibers for the quantum systems of transfer of confidential information / T.M. Mansurov, Ch.P. Aliyev, E.T. Man-surov // IEEE International Scientific-Practical Conference «Problems of Infocommunications. Science and Technology» (PIC S&T-2018), Kharkov (Ukraine), 9–12 October 2018. – R. 378–382.