RU2696355C1 - Fiber-optical photoelectric converter of laser radiation - Google Patents

Fiber-optical photoelectric converter of laser radiation Download PDF

Info

Publication number
RU2696355C1
RU2696355C1 RU2018146731A RU2018146731A RU2696355C1 RU 2696355 C1 RU2696355 C1 RU 2696355C1 RU 2018146731 A RU2018146731 A RU 2018146731A RU 2018146731 A RU2018146731 A RU 2018146731A RU 2696355 C1 RU2696355 C1 RU 2696355C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
optical fiber
photocell
fiber
mode
multimode
Prior art date
Application number
RU2018146731A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Вячеслав Михайлович Андреев
Валерий Романович Ларионов
Павел Васильевич Покровский
Дмитрий Андреевич Малевский
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Priority to RU2018146731A priority Critical patent/RU2696355C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2696355C1 publication Critical patent/RU2696355C1/en

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

FIELD: optoelectronics; photovoltaics.
SUBSTANCE: invention relates to optoelectronics and photovoltaics and can be used to create fiber-optic systems for transmitting energy along a laser beam. Disclosed optical fiber photoelectric converter of laser radiation includes optically connected in series laser, single-mode optical fiber and multimode optical fiber, focon and photocell. Single-mode and multi-mode optical fibers are optically connected so that optical axes of optical fibers are located between each other at an angle a. Multimode optical fiber is optically connected to the focon, the diameter of the input small end of the focon is set equal to the core diameter D of the multimode optical fiber, and the radius of the output large end of the focon is set equal to the radius of the photosensitive surface of the photocell, divided into electrically serially switched sectors.
EFFECT: technical result is increase in output power of photoelectric converter, increase in output voltage to 3–4 V while maintaining high efficiency of phototransformation – more than 40 % and at power of laser radiation of up to 100 W and more.
2 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к оптоэлектронике и фотоэнергетике и может быть использовано для создания оптоволоконных систем передачи энергии по лазерному лучу.The invention relates to optoelectronics and photovoltaics and can be used to create fiber-optic systems for transmitting energy through a laser beam.

В настоящее время одним из перспективных стратегических направлений фотоэнергетики является создание лазерных каналов передачи энергии, работающих в оптическом и инфракрасном диапазонах спектра, например, фотонных трактов лазер-оптоволокно-фотоэлемент. Для дистанционной передачи лазерного энергетического сигнала мощностью более 1 Вт на расстояние более нескольких километров необходимо иметь мощные фотоэлектрические преобразователи лазерного излучения (ФЭП ЛИ), передаваемого по одномодовому оптоволокну, характеризующемуся низкими оптическими потерями. ФЭП ЛИ являются одними из главных компонентов волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) и обеспечивают идеальную гальваническую развязку между источником сигнала и приемником. ВОЛС на их основе невосприимчивы к электромагнитным помехам в радиодиапазоне и сами не являются источником таких помех. По этим причинам ВОЛС имеют неоспоримые достоинства в задачах, где предъявляются строгие требования по обеспечению электромагнитной совместимости и где использование медных проводников между источником и приемником невозможно или нежелательно. В настоящий момент достигнут значительный прогресс в создании ФЭП ЛИ для высокоскоростных систем информационного обмена. Рабочие частоты ФЭП ЛИ, применяемых в таких системах, достигают десятков гигагерц. Мощность оптического сигнала лежит в диапазоне от единиц микроватт до десятков милливатт. В большинстве приложений в качестве среды ВОЛС используют кварцевое волокно, окна прозрачности которого лежат вблизи следующих длин волн излучения: 0,85 мкм (первое окно), 1,3 мкм (второе окно) и 1,55 мкм (третье окно). Оптимальными материалами для создания фотопреобразователя, работающего в третьем окне, наиболее широко используемом для дальних ВОЛС, являются GaSb и InGaAs. Фотоэлементы на их основе эффективно преобразуют фотоны с длиной волны 1,55 мкм - в полосе наибольшей прозрачности и минимальных потерь современных оптических одномодовых волокон. Наряду с задачей эффективной передачи информационных сигналов ВОЛС, не менее важной является задача передачи энергии по оптическому каналу для электропитания ретрансляторов информационного сигнала, а также для питания различных удаленных радиоэлектронных устройств, например, удаленных датчиков состояния окружающей среды.Currently, one of the promising strategic areas of photovoltaics is the creation of laser energy transmission channels operating in the optical and infrared ranges of the spectrum, for example, photon paths, laser-fiber-optic photocell. For remote transmission of a laser energy signal with a power of more than 1 W over a distance of more than several kilometers, it is necessary to have powerful photoelectric converters of laser radiation (PEC LI) transmitted through a single-mode optical fiber characterized by low optical losses. FEP LIs are one of the main components of fiber-optic communication lines (FOCL) and provide ideal galvanic isolation between the signal source and receiver. FOCLs based on them are immune to electromagnetic interference in the radio range and themselves are not a source of such interference. For these reasons, FOCLs have undeniable advantages in tasks where strict requirements are imposed to ensure electromagnetic compatibility and where the use of copper conductors between the source and receiver is impossible or undesirable. At the moment, significant progress has been made in the creation of a photoconductor laser for high-speed information exchange systems. The operating frequencies of the photomultiplier tubes used in such systems reach tens of gigahertz. The power of the optical signal lies in the range from units of microwatts to tens of milliwatts. In most applications, quartz fiber is used as the FOCL medium, the transparency windows of which lie near the following radiation wavelengths: 0.85 μm (first window), 1.3 μm (second window) and 1.55 μm (third window). GaSb and InGaAs are the optimal materials for creating a photoconverter operating in the third window, which is most widely used for distant fiber optic links. Solar cells based on them efficiently convert photons with a wavelength of 1.55 μm - in the band of maximum transparency and minimal loss of modern optical single-mode fibers. Along with the task of efficiently transmitting FOCL information signals, the transmission of energy through an optical channel for powering information signal transponders, as well as for supplying various remote electronic devices, such as remote environmental sensors, is no less important.

Таким образом, задача улучшения утилитарных характеристик ФЭП ЛИ, таких как КПД, выходное напряжение и выходная мощность являются весьма актуальной для ВОЛС, фотоники и фотоэнергетики.Thus, the task of improving the utility characteristics of photomultiplier tubes, such as efficiency, output voltage, and output power, is very relevant for fiber optic, photonics, and photovoltaics.

Известен оптоволоконный фотоэлектрический преобразователь лазерного излучения (см. патент RU 2646547, МПК H01L 31/0304, H01L 31/10, опубликован 05.03.2018), включающий подложку из n-GaAs, на которую последовательно нанесены слой тыльного барьера из n-AlGaAs, базовый слой из n-GaAs, эмиттерный слой из p-GaAs, слой широкозонного окна из n-AlxGa1-xAs, широкозонный стоп-слой из n-AlyGa1-yAs и контактный подслой из p-GaAs.A known fiber-optic photoelectric laser radiation converter (see patent RU 2646547, IPC H01L 31/0304, H01L 31/10, published 05.03.2018), including an n-GaAs substrate on which a base layer of a back barrier made of n-AlGaAs is applied, is basic a layer of n-GaAs, an emitter layer of p-GaAs, a wide-gap window layer of n-AlxGa1-xAs, a wide-gap stop layer of n-AlyGa1-yAs and a contact sublayer of p-GaAs.

Недостатками известного фотоэлектрического преобразователя лазерного излучения является отсутствие фоточувствительности к излучению с длиной волны 1,55 мкм, при которой обеспечиваются минимальные оптические потери в современных оптоволокнах.The disadvantages of the known photoelectric transducer of laser radiation is the lack of photosensitivity to radiation with a wavelength of 1.55 μm, which ensures minimal optical loss in modern optical fibers.

Известен оптоволоконный фотоэлектрический модуль (см. патент RU 2670719, МПК H04D 10/25, G02B 6/42, опубликован 24.10.2018), включающий симметричный оптоволоконный разветвитель, в первичное оптоволокно которого вводятся мощные импульсы оптического излучения длина вторичных оптоволокон разветвителя установлена отличающейся не более чем на 3 мм, каждое из вторичных оптоволокон оптически стыковано с AlGaAs-GaAs фотодетектором.A known optical fiber photoelectric module (see patent RU 2670719, IPC H04D 10/25, G02B 6/42, published October 24, 2018), including a symmetrical optical fiber splitter, into the primary optical fiber of which powerful pulses of optical radiation are introduced, the length of the secondary optical fiber splitter is installed differing no more than than 3 mm, each of the secondary optical fibers is optically coupled to an AlGaAs-GaAs photo detector.

При оптимальной мощности входного оптического импульса, который подается на фоточувствительную поверхность каждого фотодетектора, последовательное соединение фотодетекторов (в количестве N) позволяет увеличить в N - раз выходное сопротивление, что дает возможность согласовать фотоэлектрический модуль с нагрузкой. Известный оптоволоконный фотоэлектрический модуль имеет повышенную мощность и быстродействие.At the optimal input optical pulse power, which is fed to the photosensitive surface of each photodetector, the series connection of photodetectors (in the amount of N) allows to increase the output resistance by a factor of N, which makes it possible to match the photoelectric module with the load. Known fiber optic photovoltaic module has increased power and speed.

Недостатками известного фотоэлектрического преобразователя лазерного излучения является низкие КПД и надежность за счет использования оптических разветвителей, а также отсутствие фоточувствительности к излучению с длиной волны более 0,86 мкм.The disadvantages of the known photoelectric converter of laser radiation are low efficiency and reliability due to the use of optical splitters, as well as the lack of photosensitivity to radiation with a wavelength of more than 0.86 microns.

Известен оптоволоконный фотоэлектрический преобразователь лазерного излучения (см. CN 206117559, МПК H01S 01/00, опубликован 19.04.2017)), включающий лазерный модуль, состоящий из лазерных излучателей с различной длиной волны, оптической системы ввода излучения в оптоволокно, оптоволокна и многопереходного концентраторного фотоэлемента.A known fiber optic photoelectric laser converter (see CN 206117559, IPC H01S 01/00, published 04/19/2017)), including a laser module consisting of laser emitters with different wavelengths, an optical system for introducing radiation into an optical fiber, optical fiber and a multi-junction photocell concentrator .

Недостатком известного устройства является необходимость подстройки мощности лазерных излучателей для получения одинаковых токов в каждом переходе многопереходного концентраторного фотоэлемента, а также отсутствие фоточувствительности к излучению с длиной волны 1.55 мкм, при которой обеспечиваются минимальные оптические потери в современных оптоволокнах.A disadvantage of the known device is the need to adjust the power of laser emitters to obtain the same currents at each junction of a multi-junction concentrator photocell, as well as the lack of photosensitivity to radiation with a wavelength of 1.55 μm, which ensures minimal optical loss in modern optical fibers.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к настоящему техническому решению является оптоволоконный фотоэлектрический преобразователь лазерного излучения (см. заявка US 2006140644, МПК Н04В 10/04, опубликована 29.06.2006). Оптоволоконный фотоэлектрический преобразователь-прототип включает включающий оптически последовательно соединенные лазер, оптоволокно и фотоэлемент.The closest set of essential features to this technical solution is a fiber optic photoelectric laser radiation converter (see application US 2006140644, IPC Н04В 10/04, published June 29, 2006). The prototype fiber optic photoelectric converter includes an optically connected laser, optical fiber and photocell.

Недостатком известного устройства является небольшая мощность (1 мВт) устройства возбуждения, которая ограничивается малой мощностью фотопреобразователя.A disadvantage of the known device is the small power (1 mW) of the excitation device, which is limited by the low power of the photoconverter.

Задачей настоящего изобретения явлалась разработка оптоволоконного фотоэлектрического преобразователя лазерного излучения, который бы имел повышенную выходную мощность и выходное напряжение при сохранении высокого КПД фотоэлектрического преобразователя.The present invention was the development of a fiber optic photoelectric converter of laser radiation, which would have increased output power and output voltage while maintaining high efficiency of the photoelectric converter.

Поставленная задача достигаются тем, что оптоволоконный фотоэлектрический преобразователь лазерного излучения включает оптически последовательно соединенные лазер, одномодовое оптоволокно, многомодовое оптоволокно, фокон и фотоэлемент. Фоточувствительная область фотоэлемента выполнена в виде последовательно электрически соединенных осесимметричных секторов круга. Одномодовое оптоволокно оптически состыковано через иммерсионную среду с многомодовым оптоволокном под углом

Figure 00000001
. Ось одномодового оптоволокна отстоит на расстоянии x от оси многомодового оптоволокна в плоскости его торца. Числовая апертура одномодового оптоволокна меньше половины числовой апертуры А2 многомодового оптоволокна. Диаметры входного малого и выходного большого торцов фокона высотой Н равны диаметрам соответственно сердцевины многомодового оптоволокна и фоточувствительной области фотоэлемента. Величины
Figure 00000002
, х и Н удовлетворяют соотношениям:The stated task is achieved in that the optical fiber photoelectric converter of laser radiation includes optically serially connected laser, single-mode optical fiber, multi-mode optical fiber, focon and photocell. The photosensitive region of the photocell is made in the form of series-connected electrically connected axisymmetric sectors of the circle. Single-mode fiber optically spliced through an immersion medium with multimode fiber at an angle
Figure 00000001
. The axis of a single-mode fiber is spaced x from the axis of the multi-mode fiber in the plane of its end. The numerical aperture of a single-mode optical fiber is less than half of the numerical aperture A 2 of a multimode optical fiber. The diameters of the input small and output large ends of the focone with a height H are equal to the diameters of the core of the multimode optical fiber and the photosensitive region of the photocell, respectively. Quantities
Figure 00000002
, x and H satisfy the relations:

Figure 00000003
, град;
Figure 00000003
, hail;

Figure 00000004
мм;
Figure 00000004
mm;

Н = (0,8-1,2)⋅R/A2, мм;H = (0.8-1.2) ⋅R / A 2 , mm;

где: D - диаметр сердцевины многомодового оптоволокна, мм;where: D is the core diameter of a multimode fiber, mm;

d - диаметр сердцевины одномодового оптоволокна, мм;d is the core diameter of a single-mode fiber, mm;

R - радиус фоточувствительной области фотоэлемента, мм.R is the radius of the photosensitive region of the photocell, mm

Длина L многомодового оптоволокна может удовлетворять соотношению:The length L of a multimode fiber can satisfy the relation:

Figure 00000005
Figure 00000005

где N = 10-20 - эмпирический коэффициент.where N = 10-20 is an empirical coefficient.

Новым в настоящем оптоволоконном фотоэлектрическом преобразователе лазерного излучения является выполнение Фоточувствительной области фотоэлемента в виде последовательно электрически соединенных осесимметричных секторов круга, состыковка одномодового оптоволокна с многомодовым оптоволокном под углом

Figure 00000002
, выполнение диаметров входного малого и выходного большого торцов фокона высотой Н равным диаметрам соответственно сердцевины многомодового оптоволокна и фоточувствительной области фотоэлемента, а также то, что величины
Figure 00000002
, x и H удовлетворяют приведенным выше соотношениям.New in this fiber optic laser photoelectric converter is the implementation of the photosensitive region of the photocell in the form of series-connected electrically axisymmetric sectors of the circle, matching of single-mode optical fiber with multimode optical fiber at an angle
Figure 00000002
, the diameters of the input small and output large ends of the focone with a height H equal to the diameters of the core of the multimode optical fiber and the photosensitive region of the photocell, respectively, and also, that
Figure 00000002
, x and H satisfy the above relations.

В настоящем оптоволоконном фотоэлектрическом преобразователе лазерного излучения оптическая стыковка оптоволокон может быть осуществленая путем заполнения зазора между торцами одномодового и многомодового оптоволокон иммерсионной жидкостью с показателем преломления не менее показателя преломления сердечника одномодового волокна, но не более показателя преломления сердечника многомодового оптоволокна.In this optical fiber photoelectric laser radiation converter, optical joining of optical fibers can be accomplished by filling the gap between the ends of single-mode and multimode optical fibers with an immersion liquid with a refractive index of not less than the refractive index of the core of a single-mode fiber, but not more than the refractive index of the core of a multimode optical fiber.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является увеличение выходной мощности фотоэлектрического преобразователя, увеличение выходного напряжения до 3-4 В, при сохранении высокого КПД фотопреобразования - более 40% и при мощности лазерного излучения до 100 Вт и более.The technical result provided by the given set of features is to increase the output power of the photoelectric converter, increase the output voltage to 3-4 V, while maintaining high photoconversion efficiency - more than 40% and when the laser radiation power is up to 100 W or more.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где:The invention is illustrated in the drawing, where:

на фиг. 1 приведено схематическое изображение настоящего оптоволоконного фотоэлектрического преобразователя лазерного излучения, вид сбоку;in FIG. 1 is a schematic side view of a true optical fiber photoelectric laser converter;

на фиг. 2 показан в увеличенном масштабе вид сверху на торец сердечника многомодового оптоволокна с сопряженным сердечником одномодового оптоволокна;in FIG. 2 is an enlarged plan view of a top view of an end face of a multimode optical fiber core with a conjugated single-mode fiber core;

на фиг. 3 изображен в аксонометрии фотоэлемент оптоволоконного фотоэлектрического преобразователя;in FIG. 3 is a perspective view of a photocell of a fiber optic photoelectric converter;

на фиг. 4 - приведена фотография 8-ми секторного фотоэлемента оптоволоконного фотоэлектрического преобразователя лазерного излучения с площадью фоточувствительной области фотоэлемента 300 мм2;in FIG. 4 - shows a photograph of an 8-sector photocell of a fiber optic photoelectric converter of laser radiation with a photosensitive area of the photocell 300 mm 2 ;

на фиг. 5 показано распределение интенсивности лазерного излучения на поверхности фотоэлемента с фоточувствительной областью диаметром, равным 10 мм, при использовании одномодового оптоволокна;in FIG. Figure 5 shows the distribution of the intensity of laser radiation on the surface of a photocell with a photosensitive region with a diameter equal to 10 mm when using single-mode optical fiber;

на фиг. 6 приведено распределение интенсивности лазерного излучения на поверхности фотоэлемента с фоточувствительной областью диаметром, равным 10 мм, при использовании многомодового оптоволокна;in FIG. Figure 6 shows the distribution of the intensity of laser radiation on the surface of a photocell with a photosensitive region with a diameter of 10 mm when using multimode optical fiber;

на фиг. 7 показана фотография торца многомодового оптоволокна (диаметром D = 1 мм), прилегающего к фотоэлементу (диаметром 1,3 мм), который облучается выходящим из оптоволокна лазерным излучением (светлые пятна различной формы на поверхности фотоэлемента) при х = 0,44 и

Figure 00000006
угл. град.in FIG. Figure 7 shows a photograph of the end face of a multimode optical fiber (diameter D = 1 mm) adjacent to a photocell (diameter 1.3 mm), which is irradiated with laser radiation emerging from the optical fiber (light spots of various shapes on the surface of the photocell) at x = 0.44 and
Figure 00000006
angle hail.

Оптоволоконный фотоэлектрический преобразователь лазерного излучения (см. фиг. 1-фиг. 4) включает лазер 1 одномодовое оптоволокно 2 с числовой апертурой А1 меньше половины числовой апертуры А2 многомодового оптоволокна 3, а диаметр d сердцевины одномодового оптоволокна 2 установлен меньше диаметра D сердцевины многомодового оптоволокна 3, оптически стыкованного через иммерсионную среду 4 с одномодовым оптоволокном 2 так, что оптические оси 5 и 6 соответственно оптоволокна 2 и оптоволокна 3 расположены между собой на расстоянии х в плоскости торца многомодового волокна в диапазоне значений D/4<x<(D-d)/2 и под углом

Figure 00000002
, установленном в диапазоне
Figure 00000007
. Многомодовое оптоволокно 3 оптически стыковано с фоконом 7, соосным с оптической осью 6 многомодового оптоволокна 3, так, что оптическая ось 8 фокона 7 совпадает с оптической осью 6 многомодового оптоволокна 3. Диаметр входного малого торца фокона установлен равным диаметру D сердцевины многомодового оптоволокна 3. Радиус R выходного торца фокона 7 установлен равным радиусу фоточувствительной поверхности 9 фотоэлемента 10, установленного прилегающим к выходному торцу фокона 7. Фотоэлемент 10 разделен на электрически последовательно соединенные секторы. Площадь фоточувствительной поверхности 9 фотоэлемента 10, выраженная в мм2, целесообразно устанавливать равной КР, где Р - мощность лазерного излучения, выраженная в Ваттах, а К - эмпирический коэффициент, увеличивающийся с увеличением мощного лазерного излучения, установлен в диапазоне 1-3. Фотоэлемент 10 (см. фиг 1 и фиг. 3) включает следующие компоненты: 11 - омический контакт к фронтальной части фотоэлемента; 12 - омический контакт к тыльной части фотоэлемента 10; 13 - один из 12-ти секторов фотоэлемента 10; 14 - область «кольцевого» (торообразного) лазерного излучения на поверхности фотоэлемента 10; 15 - золотые проволоки, обеспечивающие отвод фототока от фронтальной части секторов фотоэлемента 10; 16 - контактные площадки омического контакта 11 секторов 13 фронтальной части фотоэлемента 10; 17 - тыльный контакт фотоэлемента 10 на печатной плате; 18 - контактная площадка, скоммутированная с контактом к фронтальной области фотоэлемента 10 на печатной плате; 19 - контактная площадка на печатной плате, скоммутированная с контактом к тыльной части фотоэлемента 10; 20 - теплоотводящая основа печатной платы, обеспечивающей коммутацию секторов фотоэлемента 10 в последовательную электрическую цепь; 21 - один из 12-ти зазоров между секторами фотоэлемента 10. В настоящем оптоволоконном фотоэлектрическом преобразователе лазерного излучения длина многомодового оптоволокна 3 может быть установлена равной
Figure 00000008
где: N - эмпирический коэффициент, установленный в диапазоне N = 10-20, D - диаметр сердцевины многомодового оптоволокна 3.The optical fiber photoelectric laser radiation converter (see Fig. 1-Fig. 4) includes a laser 1 single-mode optical fiber 2 with a numerical aperture A 1 less than half of the digital aperture A 2 of multimode optical fiber 3, and the diameter d of the core of single-mode optical fiber 2 is set smaller than the diameter D of the core of the multimode optical fiber 3, optically docked through an immersion medium 4 with a single-mode optical fiber 2 so that the optical axes 5 and 6, respectively, of optical fiber 2 and optical fiber 3 are located at a distance x in the plane t CAR multimode fiber in the range of D / 4 <x <(Dd) / 2 and an angle
Figure 00000002
set in the range
Figure 00000007
. The multimode optical fiber 3 is optically coupled to the focon 7, coaxial with the optical axis 6 of the multimode optical fiber 3, so that the optical axis 8 of the focon 7 coincides with the optical axis 6 of the multimode optical fiber 3. The diameter of the input small end of the focon is set to the diameter D of the core of the multimode optical fiber 3. The radius R of the output end of the focon 7 is set equal to the radius of the photosensitive surface 9 of the photocell 10 mounted adjacent to the output end of the focon 7. The photocell 10 is divided into electrically connected in series e sectors. The area of the photosensitive surface 9 of the photocell 10, expressed in mm 2 , it is advisable to set equal to Raman, where P is the laser power, expressed in watts, and K is the empirical coefficient that increases with increasing powerful laser radiation, is set in the range 1-3. Photocell 10 (see Fig. 1 and Fig. 3) includes the following components: 11 - ohmic contact to the front of the photocell; 12 - ohmic contact to the back of the photocell 10; 13 - one of the 12 sectors of the photocell 10; 14 - region of the "ring" (toroidal) laser radiation on the surface of the photocell 10; 15 - gold wire, providing the removal of the photocurrent from the front of the sectors of the photocell 10; 16 - contact pads ohmic contact 11 sectors 13 of the front of the photocell 10; 17 - rear contact of the photocell 10 on the printed circuit board; 18 is a contact pad connected with a contact to the front region of the photocell 10 on the printed circuit board; 19 - contact pad on a printed circuit board, connected with a contact to the back of the photocell 10; 20 - the heat sink base of the printed circuit board, providing switching sectors of the photocell 10 into a serial electrical circuit; 21 is one of 12 gaps between the sectors of the photocell 10. In the present optical fiber photoelectric converter of laser radiation, the length of the multimode optical fiber 3 can be set equal to
Figure 00000008
where: N is an empirical coefficient, set in the range N = 10-20, D is the core diameter of a multimode optical fiber 3.

Оптоволоконный фотоэлектрический преобразователь лазерного излучения работает следующим образом. При преобразовании ваттной мощности лазерного излучения в известных фотоэлементах возникают существенные омические потери в связи с протеканием большого тока (для длины волны 1,55 мкм фототок составляет величину более 1 А на 1 Вт лазерной мощности). Кроме того, такой фотоэлемент вырабатывает низкое напряжение порядка 0,4 В, которое в дальнейшем практически очень трудно преобразовать в требуемое напряжение 3-5 В для питания удаленных радиоэлектронных, сенсорных и других устройств. Использование фотоэлемента 10, разделенного на секторы 13, позволяет уменьшить ток и увеличить напряжение кратно количеству секторов 13 при мощности лазерного излучения от единиц Вт до 100 Вт и более. Однако при использовании секторного фотоэлемента 10 возникают дополнительные потери оптического излучения на зазорах 21 между секторами 13. Особенно большие потери имеют место в центральной части фотоэлемента 10, так как при освещении фотоэлемента 10 из одномодового волокна 2 распределение оптической мощности на поверхности фотоэлемента 10 близко к распределению Гаусса с максимумом интенсивности в центральной части фотоэлемента 10. Поперечное сечение распределения интенсивности лазерного излучения из одномодового оптоволокна 2 показано на фиг. 5. При таком распределении большая часть оптической мощности находится в центральной части фотоэлемента 10, в которой потери на зазорах 21 между секторами 13 максимальны и могут составлять более 30 отн. %. В настоящем оптоволоконном фотоэлектрическом преобразователе между одномодовым волокном 2 и фотоэлементом 10 вставлено многомодовое волокно 3 с диаметром D сердечника больше диаметра d сердечника одномодового оптоволокна 2, оптически стыкованного через имерсионную среду 4 с многомодовым оптоволокном 3. Использование многомодового оптоволокна 3, состыкованного под углом

Figure 00000002
с входным одномодовым оптоволокном 2, позволяет преобразовать «гауссово» распределение оптической мощности на поверхности фотоэлемента (фиг. 5) в распределение в виде кольца (в торообразное распределение), что позволяет уменьшить потери излучения на зазорах между секторами 13 в несколько раз, а также уменьшить омические потери при протекании фототока от области генерации фототока в фотоэлементе 10 до основного (кольцевого) омического контакта 11 фотоэлемента 10. Диагональное сечение получаемого торообразного распределения интенсивности лазерного излучения на поверхности фотоэлемента 10 показано на фиг. 6. Для получения распределения в виде кольца на выходе многомодового оптоволокна 3 необходимо между осями 6, 8 оптоволокон 2, 3 задать угол
Figure 00000009
и расстояние x в плоскости торца многомодового волокна (см. фиг. 2). Расстояние х должно находиться в диапазоне D/4<x<(D-d)/2. При x<D/4 увеличиваются потери на зазорах между сегментами 13 фотоэлемента 10, так как излучение на выходе многомодового оптоволокна 3 полностью или частично сосредоточено в центре, а при A>(D-d)/2 увеличиваются потери на ввод излучения из одномодового оптоволокна 2 в многомодовое оптоволокно 3 вследствие того, что часть излучения не попадает на торец многомодового оптоволокна 3. Угол
Figure 00000010
необходимо задать большим, чем arcsin числовой апертуры А1 одномодового оптоволокна 2, но меньше разницы arcsin А2 -arcsin A1. При
Figure 00000011
излучение полностью или частично сосредоточено в центральной части фотоэлемента 10, что приводит к уменьшению КПД, а при
Figure 00000012
часть лучей в многомодовом оптоволокне 3 имеет угол меньший угла полного внутреннего отражения, что приводит к потерям излучения. При соблюдении этих условий лазерное излучение, вошедшее в многомодовое оптоволокно 3, будет претерпевать полное внутреннее отражение внутри волокна и выйдет через торец оптоволокна 3 в виде кольца излучения с минимальными оптическими потерями. Для уменьшения потерь на отражение от торцов оптоволокон 2 и 3 пространство между торцами одномодового оптоволокна 2 и многомодового оптоволокна 3 заполнено иммерсионной жидкостью 4. Фотоэлемент 10 выполнен с фоточувствительной поверхностью 9 в виде круга (см. фиг. 1), ограниченного фронтальным кольцевым омическим контактом 11 с внутренним радиусом R. На тыльной стороне фотоэлемента 10 нанесен сплошной омический контакт 12. Длина L многомодового оптоволокна 3 должна обеспечивать достаточное количество отражений от стенок сердечника оптоволокна 3 для обеспечения равномерного распределения мощности лазерного излучения по длине светового кольца. Экспериментально было установлено, что равномерное распределение мощности лазерного излучения по длине светового кольца достигается при выполнении условия, когда длина L многомодового оптоволокна установлена в диапазоне (10-20)
Figure 00000013
. Выполнение условия
Figure 00000014
необходимо для достижения равномерности распределения интенсивности излучения по длине кольца, а выполнение условия
Figure 00000015
необходимо для снижения оптических потерь излучения в многомодовом оптоволокне 3. Многомодовое оптоволокно 3 оптически стыковано с фоконом 7, соосным с оптической осью 6 многомодового оптоволокна 3. Диаметр входного малого торца фокона 7 установлен равным диаметру сердечника D многомодового оптоволокна 3, а радиус выходной апертуры фокона установлен равным радиусу R фоточувствительной поверхности 9 фотоэлемента 10, установленной прилегающей к выходному торцу фокона 7. Высота Н фокона установлена не более R/A2: где R - радиус фоточувствительной поверхности фотоэлемента 10; А2 - значение числовой апертуры многомодового оптоволокна 3. Выполнение этого условия необходимо для достижения наибольшего КПД преобразования лазерного излучения в фотоэлементе 10, обеспечиваемого при кольцеобразной засветке фоточувствительной поверхности фотоэлемента 10 вблизи контакта 11 (фиг. 7). При этом уменьшается интенсивность лазерного излучения в центральной части фотоэлемента 10 и уменьшается вероятность выхода переферийной части светового кольца на внутреннюю поверхность фокона 7 и снижаются потери на отражение излучения. На фиг. 3 показан вариант 12-ти секторного фотоэлемента 10. Секторы 13 электрически последовательно скоммутированы с помощью электрических контактов 15, 16, 18 к фронтальным областям секторов фотоэлемента 10 и контактов 17, 19 к тыльной поверхности подложки. Электрическая коммутация осуществлена с помощью печатной платы на теплоотводящей основе 20. Экспериментально было установлено, что отношение площади фоточувствительной поверхности фотоэлемента 10, выраженной в мм2, к мощности лазерного излучения, выраженной в Ваттах, должно быть в диапазоне 1-3, причем это отношение увеличивается с увеличением мощности излучения. При этих условиях может быть обеспечен эффективный отвод тепла, выделяющегося на фотоэлементе при его облучении мощным лазерным излучением и сохранение высокого значения КПД порядка 40% при увеличении мощности лазерного излучения.Fiber optic photoelectric Converter of laser radiation operates as follows. When converting the wattage power of laser radiation in known photocells, significant ohmic losses occur due to the flow of a large current (for a wavelength of 1.55 μm, the photocurrent is more than 1 A per 1 W of laser power). In addition, such a photocell produces a low voltage of the order of 0.4 V, which is then very difficult to convert into the required voltage of 3-5 V to power remote electronic, sensor and other devices. The use of a photocell 10, divided into sectors 13, allows to reduce the current and increase the voltage by a multiple of the number of sectors 13 when the laser radiation power is from units of W to 100 W or more. However, when using a sector photocell 10, additional losses of optical radiation occur at the gaps 21 between sectors 13. Especially large losses occur in the central part of the photocell 10, since when illuminating a photocell 10 of single-mode fiber 2, the distribution of optical power on the surface of photocell 10 is close to the Gaussian distribution with a maximum intensity in the central part of the photocell 10. A cross section of the distribution of the intensity of laser radiation from single-mode fiber 2 is shown in and FIG. 5. With this distribution, most of the optical power is located in the central part of the photocell 10, in which the losses at the gaps 21 between sectors 13 are maximum and can be more than 30 rel. % In the present optical fiber photoelectric converter, a multimode fiber 3 is inserted between the single-mode fiber 2 and the photocell 10 with a core diameter D larger than the diameter d of the core of the single-mode fiber 2, optically coupled through an imersion medium 4 with a multi-mode fiber 3. The use of a multi-mode fiber 3, which is joined at an angle
Figure 00000002
with an input single-mode optical fiber 2, it allows you to convert the "Gaussian" distribution of optical power on the surface of the photocell (Fig. 5) into a distribution in the form of a ring (into a toroidal distribution), which can reduce radiation losses at the gaps between sectors 13 several times, and also reduce ohmic losses during the flow of the photocurrent from the photocurrent generation region in the photocell 10 to the main (ring) ohmic contact 11 of the photocell 10. The diagonal section of the resulting toroidal intensity distribution l laser radiation on the surface of the photocell 10 shown in FIG. 6. To obtain the distribution in the form of a ring at the output of a multimode optical fiber 3, it is necessary to set the angle between the axes 6, 8 of the optical fibers 2, 3
Figure 00000009
and the distance x in the plane of the end face of the multimode fiber (see Fig. 2). The distance x must be in the range D / 4 <x <(Dd) / 2. For x <D / 4, the losses in the gaps between the segments 13 of the photocell 10 increase, since the radiation at the output of the multimode optical fiber 3 is fully or partially concentrated in the center, and for A> (Dd) / 2, the losses for the input of radiation from the single-mode optical fiber 2 increase multimode optical fiber 3 due to the fact that part of the radiation does not fall on the end of the multimode optical fiber 3. Angle
Figure 00000010
must be set larger than arcsin of the numerical aperture A 1 of single-mode fiber 2, but less than the difference arcsin A 2 -arcsin A 1 . At
Figure 00000011
the radiation is fully or partially concentrated in the central part of the photocell 10, which leads to a decrease in efficiency, and when
Figure 00000012
part of the rays in the multimode optical fiber 3 has an angle smaller than the angle of total internal reflection, which leads to radiation loss. Under these conditions, the laser radiation entering the multimode optical fiber 3 will undergo a total internal reflection inside the fiber and exit through the end face of the optical fiber 3 in the form of a radiation ring with minimal optical loss. To reduce reflection losses from the ends of optical fibers 2 and 3, the space between the ends of a single-mode optical fiber 2 and a multi-mode optical fiber 3 is filled with an immersion liquid 4. Photocell 10 is made with a photosensitive surface 9 in the form of a circle (see Fig. 1), limited by a front annular ohmic contact 11 with an inner radius R. A continuous ohmic contact 12 is applied to the back of the photocell 10. The length L of the multimode optical fiber 3 should provide a sufficient number of reflections from the walls of the core of the optical fibers 3 to ensure uniform distribution of the laser radiation over the length of the light ring. It was experimentally established that a uniform distribution of laser radiation power along the length of the light ring is achieved when the condition is met when the length L of the multimode optical fiber is set in the range (10-20)
Figure 00000013
. Fulfillment of the condition
Figure 00000014
necessary to achieve uniform distribution of radiation intensity along the length of the ring, and the fulfillment of the condition
Figure 00000015
it is necessary to reduce the optical loss of radiation in a multimode optical fiber 3. Multimode optical fiber 3 is optically connected to the focon 7, coaxial with the optical axis 6 of the multimode optical fiber 3. The diameter of the input small end of the focal 7 is set equal to the diameter of the core D of the multimode optical fiber 3, and the radius of the output aperture of the focon is set equal to the radius R of the photosensitive surface 9 of the photocell 10 installed adjacent to the output end of the focon 7. The height H of the focon is set no more than R / A 2 : where R is the radius of the photosensitive th surface of the photocell 10; And 2 is the value of the numerical aperture of the multimode optical fiber 3. Fulfillment of this condition is necessary to achieve the highest conversion efficiency of the laser radiation in the photocell 10, provided when the photosensitive surface of the photocell 10 is annularly illuminated near contact 11 (Fig. 7). In this case, the intensity of the laser radiation in the central part of the photocell 10 decreases and the probability of the peripheral part of the light ring reaching the inner surface of the focon 7 decreases and the reflection loss is reduced. In FIG. 3 shows a variant of a 12-sector photocell 10. Sectors 13 are electrically connected in series using electrical contacts 15, 16, 18 to the front regions of the sectors of the photocell 10 and contacts 17, 19 to the back surface of the substrate. Electrical switching was carried out using a heat-based printed circuit board 20. It was experimentally established that the ratio of the photosensitive surface area of the photocell 10, expressed in mm 2 , to the laser radiation power, expressed in watts, should be in the range 1-3, and this ratio increases with increasing radiation power. Under these conditions, an efficient removal of heat released on the photocell when it is irradiated with powerful laser radiation and maintaining a high value of the efficiency of about 40% with an increase in the laser radiation power can be ensured.

Результатом работы настоящего оптоволоконного фотоэлектрического преобразователя мощного лазерного излучения является достижение выходной электрической мощности от 0,4 Вт до 38 Вт, при мощности лазерного излучения от 1 Вт до 100 Вт, передаваемого по одномодовому оптоволокну длиной до нескольких десятков километров. Данное устройство позволяет осуществлять беспроводную передачу энергии по мощному лазерному лучу для обеспечения энергопитанием удаленных электронных устройств, например, усилителей информационного сигнала в ВОЛС и датчиков параметров окружающей среды, в том числе, расположенных глубоко под водой или глубоко под землей.The result of the operation of this optical fiber photoelectric converter of high-power laser radiation is the achievement of an output electric power of 0.4 W to 38 W, with a laser radiation power of 1 W to 100 W, transmitted over a single-mode fiber up to several tens of kilometers long. This device allows wireless energy transfer through a powerful laser beam to provide power to remote electronic devices, for example, information signal amplifiers in fiber optic links and environmental sensors, including those located deep under water or deep underground.

Пример 1. Был изготовлен оптоволоконный фотоэлектрический преобразователь лазерного излучения лазера с длиной волны 1,55 мкм и мощностью 1 Вт, который включал одномодовое оптоволокно с числовой апертурой А1=0,1, оптически стыкованное с многомодовым оптоволокном диаметром сердечника d=500 мкм, с числовой апертурой А2=0,22 так, что оптические оси оптоволокон расположены между собой под углом

Figure 00000016
и на расстоянии х=220 мкм. Длина многомодового оптоволокна равна
Figure 00000017
Излучение лазера из многомодового оптоволокна вводилось в фотоэлемент с фоточувствительной поверхностью, выполненной в виде разделенного на 6 секторов круга с диаметром равным 1,15 мм. Площадь фотоэлемента была равна 1 мм2. Коэффициент К=1. Многомодовое оптоволокно оптически было стыковано с фоконом, диаметр входной апертуры которого составлял 500 мкм. Высота фокона была выполнена равной 2,5 мм. Выходная электрическая мощность преобразователя составила 0,41 Вт при выходном напряжении 2,8 В и КПД=41%.Example 1. An optical fiber photoelectric laser laser converter with a wavelength of 1.55 μm and a power of 1 W was manufactured, which included a single-mode fiber with a numerical aperture A 1 = 0.1, optically coupled to a multimode fiber with a core diameter of d = 500 μm, s numerical aperture A 2 = 0.22 so that the optical axis of the optical fibers are located at an angle
Figure 00000016
and at a distance of x = 220 microns. The length of a multimode fiber is
Figure 00000017
Laser radiation from a multimode optical fiber was introduced into a photocell with a photosensitive surface made in the form of a circle divided into 6 sectors with a diameter equal to 1.15 mm. The area of the photocell was equal to 1 mm 2 . Coefficient K = 1. The multimode optical fiber was optically coupled to a focon whose input aperture diameter was 500 μm. The focal height was 2.5 mm. The output electric power of the converter was 0.41 W with an output voltage of 2.8 V and efficiency = 41%.

Пример 2. Был изготовлен оптоволоконный фотоэлектрический преобразователь лазерного излучения, включающий лазер с мощностью излучения 100 Вт и одномодовое оптоволокно с числовой апертурой A1=0,1. Диаметр сердечника многомодового оптоволокна d=1000 мкм. Числовая апертура А2=0,39. Оптические оси оптоволокон были расположены между собой под углом

Figure 00000018
и на расстоянии х=450 мкм. Длина многомодового оптоволокна равна
Figure 00000019
. Лазерное излучение из многомодового оптоволокна через фокон вводили в фотоэлемент с фоточувствительной поверхностью, выполненной в виде разделенного на 8 секторов круга с радиусом 9,7 мм. Площадь фотоэлемента была равна 300 мм2 (коэффициент К=3). Высота фокона Н=25 мм. Выходная электрическая мощность устройства составила 38 Вт при выходном напряжении 3,6 В и КПД = 38%.Example 2. An optical fiber photoelectric laser radiation converter was made, including a laser with a radiation power of 100 W and a single-mode optical fiber with a numerical aperture A 1 = 0.1. The core diameter of a multimode fiber d = 1000 microns. Numerical aperture A 2 = 0.39. The optical axes of the optical fibers were angled together
Figure 00000018
and at a distance of x = 450 microns. The length of a multimode fiber is
Figure 00000019
. Laser radiation from a multimode optical fiber was introduced through a focon into a photocell with a photosensitive surface made in the form of a circle divided into 8 sectors with a radius of 9.7 mm. The area of the photocell was equal to 300 mm 2 (coefficient K = 3). Focon height H = 25 mm. The output electric power of the device was 38 W with an output voltage of 3.6 V and efficiency = 38%.

Claims (10)

1. Оптоволоконный фотоэлектрический преобразователь лазерного излучения, включающий оптически последовательно соединенные лазер, одномодовое оптоволокно, многомодовое оптоволокно, фокон и фотоэлемент, причем фоточувствительная область фотоэлемента выполнена в виде последовательно электрически соединенных осесимметричных секторов круга, одномодовое оптоволокно оптически состыковано через иммерсионную среду с многомодовым оптоволокном под углом
Figure 00000020
, ось одномодового оптоволокна отстоит на расстоянии х от оси многомодового оптоволокна в плоскости его торца, числовая апертура A1 одномодового оптоволокна меньше половины числовой апертуры А2 многомодового оптоволокна, диаметры входного малого и выходного большого торцов фокона высотой Н равны диаметрам соответственно сердцевины многомодового оптоволокна и фоточувствительной области фотоэлемента, при этом величины
Figure 00000020
, х и Н удовлетворяют соотношениям:1. A fiber optic photoelectric laser radiation converter comprising an optically serially connected laser, a single-mode optical fiber, a multi-mode optical fiber, a photoconductor and a photocell, the photosensitive region of the photocell being made in the form of series-connected electrically axisymmetric circle sectors, a single-mode optical fiber is optically connected through an immersion optical mode medium
Figure 00000020
, the axis of a single-mode optical fiber is spaced x from the axis of the multimode optical fiber in the plane of its end face, the numerical aperture A 1 of the single-mode optical fiber is less than half the numerical aperture A 2 of the multimode optical fiber, the diameters of the input small and output large ends of the focon with a height H are equal to the diameters of the core of the multimode optical fiber and the area of the photocell, with the magnitude
Figure 00000020
, x and H satisfy the relations: arcsin А1 < α < arcsin А2 - arcsin А1, град;arcsin A 1 <α <arcsin A 2 - arcsin A 1 , deg;
Figure 00000021
, мм;
Figure 00000021
mm; Н=(0,8-1,2)⋅R/A2, мм;H = (0.8-1.2) ⋅R / A 2 , mm; где: D - диаметр сердцевины многомодового оптоволокна, мм;where: D is the core diameter of a multimode fiber, mm; d - диаметр сердцевины одномодового оптоволокна, мм;d is the core diameter of a single-mode fiber, mm; R - радиус фоточувствительной области фотоэлемента, мм.R is the radius of the photosensitive region of the photocell, mm 2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что длина L многомодового оптоволокна удовлетворяет соотношению:2. The Converter according to claim 1, characterized in that the length L of the multimode optical fiber satisfies the ratio:
Figure 00000022
;
Figure 00000022
; где N=10-20 - эмпирический коэффициент.where N = 10-20 is an empirical coefficient.
RU2018146731A 2018-12-25 2018-12-25 Fiber-optical photoelectric converter of laser radiation RU2696355C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018146731A RU2696355C1 (en) 2018-12-25 2018-12-25 Fiber-optical photoelectric converter of laser radiation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018146731A RU2696355C1 (en) 2018-12-25 2018-12-25 Fiber-optical photoelectric converter of laser radiation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2696355C1 true RU2696355C1 (en) 2019-08-01

Family

ID=67587079

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018146731A RU2696355C1 (en) 2018-12-25 2018-12-25 Fiber-optical photoelectric converter of laser radiation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2696355C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060140644A1 (en) * 2004-12-23 2006-06-29 Paolella Arthur C High performance, high efficiency fiber optic link for analog and RF systems
US8008572B2 (en) * 2002-05-17 2011-08-30 Ugur Ortabasi Integrating sphere photovoltaic receiver employing multi-junction cells
RU2487438C1 (en) * 2011-11-10 2013-07-10 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" Photocell of space laser radiation detector-converter
CN206117559U (en) * 2016-06-20 2017-04-19 江苏中天科技股份有限公司 Optic fibre energy supply system based on multijunction spotlight photovoltaic cell
RU2646547C1 (en) * 2016-11-22 2018-03-05 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук Laser radiation photoconverter
RU2670719C9 (en) * 2018-02-05 2018-11-29 Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Fiber-optic photoelectronic ultrahigh frequency module

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8008572B2 (en) * 2002-05-17 2011-08-30 Ugur Ortabasi Integrating sphere photovoltaic receiver employing multi-junction cells
US20060140644A1 (en) * 2004-12-23 2006-06-29 Paolella Arthur C High performance, high efficiency fiber optic link for analog and RF systems
RU2487438C1 (en) * 2011-11-10 2013-07-10 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" Photocell of space laser radiation detector-converter
CN206117559U (en) * 2016-06-20 2017-04-19 江苏中天科技股份有限公司 Optic fibre energy supply system based on multijunction spotlight photovoltaic cell
RU2646547C1 (en) * 2016-11-22 2018-03-05 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук Laser radiation photoconverter
RU2670719C9 (en) * 2018-02-05 2018-11-29 Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Fiber-optic photoelectronic ultrahigh frequency module

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100678398B1 (en) Communication system providing hybrid optical/wireless communications and related methods
US6856733B2 (en) 1xN fanout waveguide photodetector
US4928319A (en) Method and arrangement for transmitting power in optical form over optical fibres
RU2642829C2 (en) Device for simultaneous transmission of data and capacity by optical waveguide
TWI436114B (en) Transmitter module and receiver module with optical waveguide structure
CN103649800B (en) multimode optical coupler
CN114503001A (en) Optical interconnects using micro light emitting diodes (MICROLED)
EP2677356A1 (en) Integrated optoelectronic module
US5572014A (en) Highly efficient, ultrafast optical-to-electrical converter and method of operating the same
CN114188426B (en) Photoelectric detector with high bandwidth and high responsivity
CN112865867A (en) Direct-modulation single-fiber optical information and energy simultaneous transmission system and method based on multifunctional photovoltaic detector
Liu et al. Low-cost hybrid integrated 4× 25 GBaud PAM-4 CWDM ROSA with a PLC-based arrayed waveguide grating de-multiplexer
US3777150A (en) Mode detection and delay equalization in multimode optical fiber transmission systems
RU2696355C1 (en) Fiber-optical photoelectric converter of laser radiation
CN115036377B (en) Photoelectric detector, array and terminal
Niu et al. High bandwidth-efficiency product MPIN photodiode with parallel-connected microstructure
US7782921B2 (en) Integrated optical detector in semiconductor reflector
RU2670719C1 (en) Fiber-optic photoelectronic ultrahigh frequency module
CN211528767U (en) Optical assembly and system thereof
CN113726430A (en) Communication receiving device based on few-mode conversion amplification of multi-plane optical conversion
US20230314731A1 (en) Fused fiber-optic tapers in optical wireless receivers and method
Kalinovskii et al. Development and Study of a Model of an Autonomous Energy Information Station of Free Space Optical Communication
RU2789005C1 (en) Radiophoton fiber optical module
RU2823170C1 (en) Radio-photonic photoelectric device
Brown et al. Monolithically integrated 1× 12 array of planar InGaAs/InP photodiodes