Введение

В мае 1981 года было принято Постановление ЦК КПСС и СМ СССР “О разработке и внедрении световодных систем связи и передачи информации”. С его выходом было положено начало организации широкомасштабных работ в области ВОЛС. Оно поставило перед предприятиями заинтересованных министерств задачи по созданию ОВ и кабеля, оптоэлектронной элементной базы, контрольно-измерительной аппаратуры, специального технологического оборудования оптических соединителей и других компонентов. Конечной целью являлись ВОЛС для передачи различной информации: от телефонных разговоров до цифровых широкополосных сигналов в системах специального назначения.

В соответствии с Постановлением был образован Межведомственный координационный совет (МВКС) для координации работ по созданию волоконно-оптической техники связи в стране. В него вошли руководители 21 ведомства. Председателем МВКС был назначен министр МПСС Э.К.Первышин, за министерством была закреплена головная роль по этой проблеме. Члены МВКС представляли ведомства, создающие ОВ, кабель, оптоэлектронные компоненты, контрольно-измерительную аппаратуру, волоконно-оптические системы передачи (ВОСП) различного назначения.

Развитие задач, поставленных в 1981 году, было закреплено Постановлениями СМ СССР 1985-86 годов. В соответствии с ними и решениями ВПК конкретизировались отдельные направления работ. Осваивался диапазон длин волн 1,55 мкм; повышались требования к быстродействию, энергетическим характеристикам, надежности оптоэлектронных компонентов; повышались требования к качеству ОВ - его стойкости к низким температурам, долговечности, вносимому затуханию, дисперсии.

Все работы финансировались из госбюджета. Выделялись средства на закупку импортного технологического оборудования и на собственные работы.

Оптоэлектронные компоненты

В начале 80-х годов основным направлением разработок было освоение диапазона 1,3 мкм, а позднее – 1,55 мкм. Инжекционные лазеры с этими длинами волн излучения разрабатывались под руководством В.П.Дураева. Главными требованиями, определяющими направления работ, были следующие:

-получение малых пороговых токов;

-обеспечение высокой квантовой эффективности;

-обеспечение линейности ватт-ампетной характеристики;

-получение малого тела свечения и малой расходимо-сти;

-обеспечение одномодового режима генерации;

-получение высоких скоростей модуляции;

-получение малых шумов;

-обеспечение достаточной мощности излучения.

Работы сосредоточились на создании двойных гетероструктур (ДГС) и РО-ДГС (ДГС с раздельным ограничением электронов и света), лазеров на их основе (InGaAsP). Были достигнуты следующие параметры:

-пороговый ток менее 5 мА;

-мощность излучения в непрерывном режиме 10-20 мВт, в импульсном режиме 30-50 мВт;

-ширина спектральной линии генерации для ММ режима 10 нм, для ОМ режима – менее 5 нм;

Лазеры имели динамически одночастотный режим генерации (РО-ДГС-лазеры), высокую линейность ватт-ампетной характеристики, высокие скорости модуляции – 5 Ггц и выше, высокий ресурс работы 100 тыс. часов и более.

Полученные результаты легли в основу освоенных в серийном производстве излучателей и передающих оптических модулей. Модули работали на длине волны 1,3 мкм, обеспечивали скорость передачи до 125 Мгц.

Для бортовых ВОЛС были созданы комплекты, работающие с сигналами, использующими формат кодирования данных “без возвращения к нулю” (NRZ), с питанием +5 В и скоростью передачи до 8,5 Мбит/с.

Корпуса имели планарную конструкцию, небольшие габариты и унифицированные оптические соединители. Примером таких комплектов модуле, работающих на длине волны 0,85 мкм является МПД-3, МПР-3 и МПД-6, МПР-6.

Для линий дальней связи были созданы модули, использующие формат кодирования данных “с возвращением к нулю” (RZ), на рабочие длины волн 0,85 и 1,3 мкм, со скоростью передачи до 140 Мбит/с, также планарной конструкции. Примером таких модулей является МПД-4, МПД-5, МПР-5, МПД-7, МПР-7.

Физико-технический институт разработал широкую гамму лазерных диодов, лазерных модулей, фотоприемников и фотоприемных модулей.

Одномодовые и многомодовые лазеры с длиной волны 1,3 мкм разработки И.С.Тарасова отличались высокими выходными мощностями при небольших токах накачки и имели малую ширину огибающей спектра. Для одномодовых лазеров были достигнуты вводимые в волокно мощности 0,5-10 мВт при токах накачки 30-250 мА и ширине огибающей спектра 10-15 нм. Многомодовые лазеры с длиной волны излучения 1,3 мкм обеспечивали вводимую мощность до 50 мВт при токах накачки до 600 мА.

Разработанные под руководством Е.Л.Портного пикосекундные лазеры с длиной волны 0,8 мкм и 1,3 мкм обеспечивали длительность импульсов 6-30 пс при мощности излучения до 500 мВт и были рассчитаны на использование при тестировании ФД или ОВ, могли быть применены в разработках рефлектометров.

Быстродействующие ФД и фотоприемные устройства для диапазона 0,8-1,6 мкм разработки А.Т.Гореленка обладали высокой чувствительностью, малыми темновыми токами, высоким быстродействием – 20-60 пс.

Созданный в ФИАН одномодовый лазер с длиной волны 1,3 мкм обеспечивали мощность излучения, вводимую в одномодовое ОВ 1,5 мВт при рабочем токе 80 мА. Модуль имел плоскую конструкцию, малые размеры, обеспечивал вывод излучения через отрезок одномодового ОВ.

Однако серьезным недостатком ПП-лазеров (и не только отечественных) была малая наработка на отказ и деградация характеристик – снижение мощности на сроке службы.

Головным министерством по промышленному выпуску фотоприемников для ВОЛС был назначен МОП СССР. Членом МВКС от МОП стал зам. министра В.И.Курушмн. Головным институтом , разрабатывающим фотоприемники для ВОЛС, был НИИПФ. Промышленный выпуск фотоприемников был поручен заводу “Кварц” в Черновцах.

В НИИПФ работы велись по нескольким направлениям:

-разработка кремниевых pin-фотодиодов с максимумом спектральной чувствительности в диапазоне 0,8-0,9 мкм;

-разработка лавинных кремниевых ФД в диапазоне длин волн 0,8-0,9 мкм и германиевых ФД в диапазоне 1,0-1,6 мкм;

-разработка pin-фотодиодов на основе структу А3В5 для диапазонов 1,2-1,4 мкм и 1,1-1,6 мкм;

Аналогичные по характеристикам pin-фотодиоды на основе InGaAsP и pin-FET фотоприемные устройства были разработаны и в НТЦ “Микролазер” на собственных гетероструктурах.

К началу 90-х годов у нас в стране была создана необходимая оптоэлектронная элементная база для создания ВОЛС.