Оптика фемтосекундных лазерных импульсов - Ахманов С.А.
ISBN 5-02-013838-Х
Скачать (прямая ссылка):
уменьшении d для сохранения волнового сопротивления СВЧ-ли-ний Zb неизменным (равным волновому сопротивлению СВЧ-трак-та) нужно уменьшать и ширину узкого электрода w, чтобы отношение wjd оставалось неизменным. Однако необходимо учитывать, что при малых w (<10 мкм) затухание С,ВЧ-волны резко возрастает, поэтому целесообразно выбирать линию с большим значением w.
В настоящее время разработаны ИО-модуляторы бегущей волны интерферометрического типа, которые выполнены на основе канальных диффузионных волноводов в монокристалле LiNbOs Z-ореза, пригодны для работы в диапазоне длин волны 1,3...1,6 мкм и имеют іполосу частот модуляции по уровню в 3 дБ до 17 ГГц [164]. В таком модуляторе на X = 0,83 мкм вносимые потери не превышают 7 дБ, U 1/2 = 3,5 В, что соответствует удельной потребляемой СВЧ-'Мощноети менее 12 мкВтт/МГщ. Сравнение ИО-модуляторов бегущей волны, выполненных на LiNbO3 Z-среза по схеме волноводного интерферометра типа Маха—Цендера и управляемого направленного ответвителя с системой электродов в виде копланарной и асимметричной микрополосковой линии соответственно, показывает, что при одной и той же полосе частот модуляции и поперечных размерах канального OB в первом случае требуется примерно в 2—3 раза меньшая управляющая СВЧ-мощность. Таким образом, по потребляемой СВЧ-мощности модуляторы бегущей волны интерферометрического типа по сравнению с модуляторами на связанных OB оказываются предпочтительнее [і165].
В ИО-модуляторах бегущей волны, выполненных на основе OB на GaAs, полоса частот модуляции может быть более расширение ной, чем в модуляторах на LiNbOs- В настоящее время разработаны ИО-модуляторы бегущей волны на основе GaAs1 которые выполнены по схеме волноводного интерферометра типа Маха — Цендера на -полосковых OB и обеспечивают на А,= 1,15 мкм при L'1/2 = 17,3 В глубину модуляции 99% в полосе 6,5 ГГц [166]. В [167] сообщается о разработке двух вариантов ИО-модуляторов бегущей волны поляризационного типа на основе GaAs, в которых на Л= 1,3 мкм достигнута глубина модуляции свыше 90% при /У 1/2 =11 В B полосе 16 ГГц и при U 1/2 = 38 В в полосе свыше 20 ГГц. При этом удельная потребляемая СВЧ-мощность в подобных модуляторах становится сравнимой с удельной потребляемой мощностью аналогичных (модуляторов на основе LiNbO3.
6.6. АКУСТООПТИЧЕСКИЕ МОДУЛЯТОРЫ И
ДЕФЛЕКТОРЫ
Поверхностные акустические волны (ПАВ) также используются для периодической імодуляции показателя преломления OB, которая вызывается механическими напряжениями, возникающими при возбуждении ПАВ в планарном волноводе. Из множества известных типов ПАВ в планарных акустооптичес-ких устройствах попользуются в основном волны Рэлея, у которых имеются две составляющие деформации: продольная (в направлении распространения волн) и поперечная (в направлении нормали к !поверхности твердого тела). В слоистой структуре фазовая скорость ПАВ при длинах волн, сравнимых с толщиной слоя, зависит от частоты, поэтому ПАВ обладают дисперсией.
'Возбуждение ПАВ осуществляется преимущественно пьезопре-образователями, которые представляют собой планарную двухфазную систему встречно-штыревых электродов, нанесенную на поверхность пьезоэлектрика. Такие пьезопреобразователи достаточно эффективны. Для каждого материала существует оптимальное число пар электродов, при котором потери минимальны, а полоса частот максимальна.
Модуляторы на основе ПАВ позволяют сконцентрировать энергию упругих волн вблизи поверхности подложки с OB, пьезопреобразователи для ПАВ миниатюрны и изготавливаются методами планарной технологии. Поэтому ПАВ широжо применяются в интегральной оптике [29, 77—83]. Тонкопленочные акустооптические устройства дифракционного типа могут также применяться в ОИС для обработки оптических сигналов. Наиболее существенными параметрами в этом случае являются эффективность дифракции, полоса рабочих частот, быстродействие и число разрешимых положений светового пучка.
Наибольшей эффективностью обладают модуляторы, работающие в режиме брэгговской дифракции. На рис. 6.8 показана картина дифракции оптического волноводного пучка на дифракционной решетке, создаваемой бегущей акустической волной p. OB.
.147 Рис. 6.8. Дифракция оптического волноводного пучка на ПАВ в пла-нарном OB і
Для осуществления дифракции Брэгга апертура ПАВ (длина взаимодействия L между оптическим и акустическим пучкам«) должна удовлетворять условию 1>Л2Д (Л — длина ПАВ), а угол падения оптического пучка должен равнять углу Брэгга 0Б> который определяется соотношением (2.7). Максимальную глубину модуляции (или дифракции) можно определить из следующего выражения [19, 29]:
T1 = Sin2 [(лД) (IO7 AJ2 Pa Г L/2 а)1 /2], (6.14)
где M2=IifbP2Ipvа3; р — соответствующая !компонента тензора фотоупругости; р — ,плотность ,материала OB; va — скорость акустических волн; fa — полна» акустическая мощность; Г — интеграл нерекрытия поля моды OB и возмущения диэлектрической проницаемости е OB; а — толщина акустического пучка.
Модуляторы, основанные на дифракции Брэгга, можно использовать в качестве дефлекторов и переключателей. Если частоту акустического сигнала поддерживать постоянной, то оптический пучок можно отклонить на угол 20Б. И наоборот, меняя частоту акустической волны, можно менять углы дифракции (отклонения) оптического пучка.
