Оптоэлектронные ИС: результаты макетирования, моделирования маломощных переключений элементов оптронов. Николай Проскурин

В СХЕМАХ ОПТОЭЛЕКТРОННЫХ ЛОГИЧЕСКИХ ВЕНТИЛЕЙ

      2.1. Оценка предложенных схем оптоэлектронной логики nИЛИ-НЕ

      В подразделе 1.4 рассмотрены оптоэлектронные схемы логики КИПТ базиса nИЛИ-НЕ c несколькими типами ФП и излучателем в виде СД. Предложенная схема «Оптический инвертор» [46] (точнее оптоэлектронный инвертор – ОИ) реализует функцию НЕ (1ИЛИ-НЕ), структурно совпадает с ОЛЭ КИПТ, но отличается конструкцией излучателя по патенту Франции²⁾ (оптический усилитель на многослойной ППС типа ИЛ или ЛД с оптическим возбуждением).

      ^{2 Патент 2503394 МКИ G02 F3/00 (Франция), 1982. Коммутирующий элемент оптической коммутирующей матрицы и матрица на таких элементах.}

      Особенностью этой ППС является то, что излучение на длине волны λ₁ (мощности Р_Вых.) происходит при наличии одновременно двух условий: наличия прямого тока I_Пр. через р-n переход (при значении ≥ 80% величины тока его полного включения І_Вкл.) и вводе в ППС внешнего излучения мощностью Р_Вх. (на длине волны λ₁) опре-деленной малой мощности причем (Р_Вых.>> Р_Вх.), что служит энергетической добавкой – оптической «накачкой» ППС. При изменении величины тока І_Вкл. на единицы процентов за счет его шунтирования, ППС прекращает излучать, что использовано в решении ОИ [46]. Преимуществом схемы является малое значение мощности внешнего сигнала, способное обеспечить гашение излучения ППС. Недостатками – наличие опорного когерентного излучателя, сложность организации сети подводящих световодов к каждой ППС, высокие требования к постоянству уровня тока І_Вкл. и оптической мощности на входе ППС и параметрам ИП.

      Для устранения их предложена схема ОЛЭ типа ОИ [47]. Ее отличие в том, что излучатель ОИ выполнен на основе СД, работающего в маломощном режиме, ФП – на ФР, ФТ, ФД с УФ на транзисторе и к нему может быть подключен маломощный дополнительный источник питания (ДИП) для усиления адаптивных свойств ФП (влияние ДИП на работу ОЛЭ заключается в задании напряжения смещения относительно общего провода одного из выводов ФП, см. подр. 2.2). Схема ОИ приведена на рис.2.1а с ФП на основе ФР, ее преимущества перед схемой ОИ [46] – излучатель на типовом СД, отсутствие жестких требований к значениям токов І_{Вкл. СД}, возможность использования ФП разных типов и применение ДИП в их цепи. Схемы адаптивного типа PROS [48] (рис.2.1б), PROCOS [49] сочетают в себе схему n ИЛИ-НЕ (базис Пирса) с адаптивными ФП и имеют расширенные функциональные возможности.

      Преимуществами схемы ОЛЭ PROS перед схемой ОИ [46] являются: функциональное – охват ею минимального логического базиса (универсальность); схемотехническое – использование в схемах ОЛЭ nИЛИ-НЕ базового вывода ФТр., двойного переменного резистора для обеспечения адаптивности по входам (заданием тока смещения Б транзистора) и выходам (изменением тока излучения выходных СД1, СД2); наличие неинверсного оптического выхода – СД1. Это позволяет влиять на выбор режима ФП, адаптировать (подстраивать) его к изменяющимся значениям входной оптической мощности ЦС и управлять значением выходной оптической мощности СД на логическом выходе схемы ОЛЭ.

      Недостатками схем ОЛЭ КИПТ