home

Температурная стабилизация рабочих характеристик фотонных интегральных схем

?
ТЕМПЕРАТУРНАЯ СТАБИЛИЗАЦИЯ РАБОЧИХ ХАРАКТЕРИСТИК
ФОТОННЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ
Д. Г. Гилев, У. О. Салгаева, А. Б. Волынцев
Пермский государственный национальный исследовательский университет,
614990, Пермь, Букирева, 15
Фотонная интегральная схема (ФИС) – многофункциональная оптическая
микросхема, состоящая из множества оптически связанных между собой
компонентов, изготовленных на одной подложке и совместно выполняющих разнообразные функции обработки и передачи оптических сигналов.
Рабочие характеристики ФИС чувствительны к воздействию факторов
окружающей среды в силу зависимости эффективного показателя преломления от температуры, оказываемого на ФИС давления, состава среды и др.
Исключить воздействие на ФИС факторов окружающей среды можно поместив ФИС в герметичный корпус. Однако при этом не решается проблема
влияния на рабочие характеристики ФИС локального нагрева, вызванного
функционированием активных элементов (лазеров, фотоприемников и др.),
интегрированных на оптической подложке.
Рассмотрим влияние локального нагрева на рабочие характеристики ФИС
на примере интегрально-оптического гироскопа. Интегрально-оптический
гироскоп (ИОГ) – устройство, предназначенное для измерения угловых скоростей объекта, на который оно установлено. Чувствительным элементом
ИОГ является кольцевой лазер, в активной области которого происходит
генерация двух распространяющихся навстречу друг другу оптических сигналов, требующихся для детектирования угловой скорости объекта. В результате квантовомеханических эффектов, имеющих место при генерации
оптического излучения, происходит нагрев активной области кольцевого
лазера, вследствие чего смещается его резонансный пик. Если при детектировании сигнала, поступающего с чувствительного элемента ИОГ происходит измерение интенсивности I0 в некоторой выбранной рабочей точке резонансной кривой на заданной длине волны (Рис. 1), то при повышении
температуры на 10 °С и смещении резонансного пика за детектируемое значение интенсивности будет принято значение Iизм, в результате чего ошибка
измерения угловой скорости может достигнуть 60 %.
Для повышения точности измерений должна быть решена проблема термостабилизации, которая решается путем размещения чувствительного элемента ИОГ или ФИС на термостабилизирующем элементе Пельтье в герметичном корпусе. Целью работы являлась разработка конструкции термостабилизирующего модуля для стабильной работы ФИС и оценка эффективности его работы.
Термостабилизирующий модуль (ТСМ) представляет собой совокупность
термоэлектрических полупроводниковых столбиков, собранный в определенную матрицу, и зажатых с двух сторон керамическими пластинами, ко-

9