Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Херман Й. -> "Лазеры сверхкоротких световых импульсов" -> 3

Лазеры сверхкоротких световых импульсов - Херман Й.

Херман Й., Вильгельми Б. Лазеры сверхкоротких световых импульсов — М.: Мир, 1986. — 368 c.
Скачать (прямая ссылка): lazerisverhkorotkihsvetovih1986.djvu
Предыдущая << 1 .. 2 < 3 > 4 5 6 7 8 9 .. 103 >> Следующая


Оптические волноводные методы обработки информации, несмотря на достаточно длительный период развития, глубокую теоретическую и экспериментальную проработку физических основ этого направления, успехи в решении отдельных конкретных задач (главным образом, спектрального анализа), в целом все еще находятся в стадии разработки и не получили промышленного воплощения. Основные причины этого — отсутствие универсального материала для ОИС, что не позволяет еще преодолеть их конструктивно-технологическую и приборно-физическую гибридность, а также отсутствие полного набора однотипных волноводных элементов ОИС, взаимосогласованных по параметрам и эксплуатационным характеристикам и пригодных для интеграции на общей подложке.

Несмотря на единичные примеры практического использования устройств интегральной оптики в информационных системах, число специалистов, занимающихся разработкой и применением таких устройств, непрерывно растет, что в значительной степени вызвано большими успехами в области волоконной оптики, полупроводниковых излучателей и фотоприемников.

Однако в настоящее время в литературе не существует исчерпывающих данных по ОИС и устойствам на их основе, в полной мере удовлетворяющих специалистов. Поэтому нужна литература, отражающая современный уровень достижений интегральной оптики и показывающая перспективы развития элементов интегральной оптики и ОИС для информационных систем. Обсуждению методов практической реализации ОИС для систем передачи и обработки информации посвящена данная книга. ГЛАВА 1

РАСПРОСТРАНЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН В ПЛАНАРНЫХ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛНОВОДАХ

1.1. ПОВЕРХНОСТНЫЕ ВОЛНЫ В ОДНОРОДНЫХ ПЛАНАРНЫХ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛНОВОДАХ

В интегральной оптике конструктивной основой любого устройства является планарный (двумерный) оптический волновод (OB) и различные типы канальных и полосковых (трехмерных) OB. Планарный OB представляет собой плоский диэлектрический волновод на соответствующей диэлектрической подложке. В зависимости от распределения показателя преломления материала по поперечному сечению планарного OB различают однородные (тонкопленочные) и неоднородные (градиентные) пла-нарные волноводы (рис. 1.1).

В тонкопленочном планарном OB показатель преломления волноводного слоя щ должен быть больше показателей преломления подложки по и прилегающей к волноводу среды п2 (обычно это воздух): п\>По, «2- Это условие является необходимым для обеспечения волноводного режима, т. е. существования в волноводе поверхностных электромагнитных (световых) волн или волновод-ных мод. Распространение световых волн в планарном OB может быть описано с помощью уравнений Максвелла с соответствующими граничными условиями. Так как планарный OB в направлении поперечной координаты у (перпендикулярной плоскости

«) S)

Рис. 1.1. Профили показателя преломления (слева) и лучевая модель распространения световых воли (справа) в однородном (а) и градиентном (б) пленарных волноводах:

h — толщина волновода; Xtm- точка «поворота» m-й моды

8 рисунка) можно считать бесконечно протяженным (поле волн в этом направлении однородно, т. е. д/ду = 0), то поверхностные волны в таком волноводе могут быть разделены на волны двух ортогональных поляризаций: ТЕ- и TM-волны (моды) или H- и Е-волны соответственно [24, 27]. Для ТЕ-волн вектор электрического поля E направлен параллельно оси у (отличны от нуля составляющие поля Ev, Hx, Hz). Для TM-волн вдоль координаты у направлен вектор магнитного поля H (отличны от нуля составляющие поля Ну, Ex, Ez).

В однородном планарном волноводе распространение поверхностной световой волны вида

грт (х, г, t) = tym(x, z) exp ( — icit) = 1Pm (л:) exp [± і {kri*m z — tot)]

(1.1)

описывается двумерным скалярным волновым уравнением

где ^m-Evm для ТЕ-волн и ^m-Hvm для TM-волн соответственно; Tm(Ar)—поперечное распределение поля; k = 2JtA — волновое число в вакууме; К — длина волны в вакууме; п*т — эффективный показатель преломления т-й моды (т.= 1, 2, 3,... — индекс моды); rt*m = «isin'0im (см. рис. 1.1,а); а) — угловая частота; Ui-— щк, Пг — показатели преломления сред (t=0, 1, 2). Верхнему и нижнему знакам в (1.1) соответствуют поверхностные волны, бегущие во взаимно противоположных направлениях. Уравнение (1.2) с учетом выражения (1.1) сводится к одномерному волновому уравнению

В общем случае для произвольного профиля показателя преломления rii(x) уравнение (1.3) является аналогом стационарного уравнения Шредингера для квантовомеханической частицы в потенциальной яме произвольного профиля, в котором роль потенциала выполняет квадрат показателя преломления с отрицательным знаком. Такая аналогия в описании поверхностных электромагнитных волн в диэлектрических волноводах и квантовомеханической частицы в потенциальной яме позволяет во многих случаях воспользоваться известными результатами квантовой механики [18, 27].

Из условия непрерывности тангенциальных составляющих полей поверхностных волн вида (1.1) на обеих границах (х = 0 и x—h) планарного волновода можно получить дисперсионное уравнение, описывающее зависимость эффективного показателя преломления п*т от частоты света со в OB [47]:
Предыдущая << 1 .. 2 < 3 > 4 5 6 7 8 9 .. 103 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed