Оптика фемтосекундных лазерных импульсов - Ахманов С.А.
ISBN 5-02-013838-Х
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 6.6. Фазовая диаграмма оо* стояния переключателя на связанных OB со ступенчатым фазовым рассогласованием ±A? волноводов Обозначения те же, что и на рис. 6.5 [163]
1 — состояние полного переключения;
2 — состояние полного пропускания [163]
к электродам можно электрически подстраивать в достаточно широком диапазоне изменения длины зоны связи, что позволяет минимизировать перекрестные помехи и достичь максимального ослабления паразитного сигнала в соседних каналах переключателя. В этом случае необходимо, чтобы выполнялось условие L/L0>1 (рис. 6.6). Например, при LIL0 = Y2 должно выполняться неравенство A?L<2n. Однако аналогичное (6.13) условие, определяющее значение A?, и следовательно Are*, соответствующее состоянию пропускания направленного отнетвителя, в аналитическом ви-' де получить не удается.
Управляемые направленные ответвители на связанных OB со ступенчатым фазовым рассогласованием ±A? могут быть выполнены многосекционными с четным числом секций управляющих электродов [163]. В этом случае фазовые диаграммы состояний переключателя оказываются более сложными.
В общем случае электрооптические переключатели на основе направленных ответвителей чувствительны к поляризации световых волн. В коммутирующих ОИС для обработки информации это не представляет особой трудности, так как в OB всегда можно задать необходимую поляризацию световых волн. При использовании таких переключателей и коммутирующих ОИС на их основе в BOJIC необходимо учитывать чувствительность переключателя к поляризации излучения. Радикальным решением этой проблемы является разработка оптических переключателей, нечувствительных к поляризации, в которых электрическое поле одинаковым образом воздействует на моды ортогональных поляризаций. Выбором специальной системы электродов либо соответствующей ориентации монокристаллической подложки ниобата лития можно создать переключатели и модуляторы, нечувствительные к по-144 ляризации [19]. При разработке ОИС на основе полупроводниковых соединений A111Bv, обладающих оптической изотропностью, проблема создания поляризационно-печувствительных переключателей и модуляторов может быть существенно упрощена.
6.5. ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИЕ МОДУЛЯТОРЫ БЕГУЩЕЙ
ВОЛНЫ
Как уже отмечалось, быстродействие и ширина полосы интегрально-оптических модуляторов и переключателей света различных типов, использующих электрооптический эффект, в основном определяются конфигурацией и схемой включения электродов. Принято различать модуляторы с электродами в виде сосредоточенной цепи и передающей линии с согласованными им-педансами. Все ранее рассмотренные модуляторы относятся к первому типу, и их быстродействие ограничено характерным временем т, зависящим от значений RnC цепи. В настоящее время предельная частота модуляции в таких модуляторах на основе LiNbOs достигает порядка 1,5 ГГц [74]. Если же использовать передающую линию бегущей волны, то быстродействие и эффективность модуляции определяются частотой модулирующего сигнала и различием фазовых скоростей оптической и модулирующей волн в модуляторе. Кроме того, параметрами модулятора, влияющими на его характеристики, являются: электрооптические коэффициенты кристалла Гц, затухание модулирующей СВЧ-волны ам, диэлектрическая проницаемость кристалла е на частоте модулирующей волны, от значения которой зависит ее фазовая скорость и волновое сопротивление линии.
Как показывают оценки, применение асимметричных микропо-лосковых СВЧ-линий бегущей волны позволяет создавать модуляторы на основе LiNbO3 с шириной полосы модуляции до 10... 18 ГГц. В основном разрабатываются и исследуются модуляторы бегущей волны трех типов: фазовые на одном полоскооом или канальном волноводе, амплитудные на связанных OB и модуляторы интерферометрического типа. На рис. 6.7,а показан фазовый электрооптический волноводный модулятор бегущей волны. Фазовые модуляторы требуют дополнительных устройств при использовании в линиях связи, а модуляторы на связанных OB имеют довольно сложную конфигурацию электродов, на которые должны подаваться два независимых модулирующих сигнала. Интерферо-метрические модуляторы бегущей волны наиболее перспективны для ВОЛС.
На рис. 6.7,6 показана зависимость волнового сопротивления Zb от геометрии и параметров электродов. Видно, что при отношении w/d^a\ волновое сопротивление симметричной копланар->ной линии Zb = 50 Ом. Следует иметь в виду, что волновое сопротивление линии Zb зависит и от коэффициента ам, определяемого толщиной металлического электрода. Для снижения модулирующего напряжения целесообразно уменьшать зазор d. При
.145 Рис. 6.7. Фазовый электрооптический волноводный модулятор бегущей волны на канальном OB в LiNbO3 (а) и зависимость волнового сопротивления линии Zb для симметричной (/) и асимметричной (2) копланарных линий и копланар-ных СВЧ-волноводов (3) от отношения зазора между электродами d к ширине полоекового электрода w (б)
На рнс. 6.7,а: I — подложка LiNbo3; 2 — коплаиариая полосковая линия; 3 — канальный OB; 4 — лниня модулирующей волиы с волновым сопротивлением Zb; 5 — сопротивление нагрузки До [20J
