Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Херман Й. -> "Лазеры сверхкоротких световых импульсов" -> 50

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 .. 44 45 46 47 48 49 < 50 > 51 52 53 54 55 56 .. 103 >> Следующая


Для существенно различных многомодовых волноводных структур, когда фазовый объем возбуждающей структуры (ВС, OB или источника излучения) существенно меньше фазового объема приемной структуры (OB или ВС), эффективность ввода малокритична к нарушению условий оптимального согласования (5.36). Если же фазовые объемы сочленяемых волноводных структур близки друг к другу, то нарушение этих условий существенно сказывается на эффективности согласования многомодовых волноводных структур.

5.5. ОПТИЧЕСКИЕ СОГЛАСУЮЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Волноводные структуры, имеющие различные размеры и форму поперечного сечения (это в равной степени относится и к OB и к ВС), нельзя непосредственно стыковать друг с другом в торец из-за значительных потерь мощности в месте их соединения. Для повышения эффективности связи таких волноводных структур применяют, как правило, плавные волноводные переходы и оптические согласующие элементы, с помощью которых обеспечивается согласование распределений полей стыкуемых волноводных структур. В качестве внешних оптических согласующих элементов, помещаемых между торцами волноводных структур, могут использоваться различные типы линз и микролинз (сферические и полусферические, градиентные цилиндрические и анаморфотные и т. п.), фоконы Или их комбинации.

Хорошо известно, что преобразование одного гауссового пучка в другой можно осуществить с помощью линзы с заданным фокусным расстоянием расположенной на соответствующих расстояниях от плоскостей перетяжки входного и выходного пучков. Такой линзовый трансформатор (рис. 5.4,а) при />/о =

114 V a А а4 А —1
I
А V L Z2 _
^ Z,


Рнс. 5.4. Линзовый оптический трансформатор гауссового пучка (а) и его реализация с помощью микролннзы на торце ВС (б):

2а — диаметр сердцевины ВС

=kwiW2/2 согласует два гауссовых пучка с радиусами перетяжек wi и w2, находящимися на расстояниях zi и Z2 до согласующей линзы [18, 24]:

Z1 = / ±(wM (P-fiy /'; (5.37)

Z2 = / ± (Wjw1) (P-fiy /2 . (5.38)

Знаки перед вторыми слагаемыми в правой части выражений (5.37) и (5,38) должны быть или оба положительные, или оба отрицательные, что позволяет удовлетворить условию согласования пучков двумя различными способами.

При возбуждении ОСНОВНОЙ LPoi-МОДЫ одномодового или MHO-гомодового ВС модой гауссового пучка их поля обычно согласуют с помощью соответствующей линзы (на практике — объективом микроскопа). Так как распределение поля основной моды градиентного ВС близко к гауссовому, то для эффективного возбуждения такого ВС согласующая линза должна трансформировать пучок с радиусом wі в пучок с радиусом W2, равным радиусу wо основной моды ВС. Для возбуждения с максимальной эффективностью основной моды ВС со ступенчатым профилем показателя преломления и радиусом сердцевины а согласующая линза должна трансформировать радиус пятна пучка к радиусу W = 0,64а {при а/к й: 10) [18].

Ha рис, 5.4,0 показано преобразование оптического пучка на выходе ВС с радиусом пятна Wo с помощью полусферической микролинзы, установленной на его торце. Полагая в выражении (5.37) гі = 0, находим, что при wi/w2^>l расстояние от торца ВС до перетяжки выходного пучка принимает вид

d = z2 = f + f0 (WjW1)Il(W1IW2)2 - 1], (5.39)

где Wi = w0. При f=fo обеспечивается минимальное значение d, а следовательно, и зазора между торцами стыкуемых волноводных структур:

H - f (VllVj)*+VilVl- 1 /с

"min — Io-:—;—--і- • (0.4U)

(WjW2)Z-I

Из выражения (5.40) видно, что при ші/ш2»1 dmin асимптотически приближается к /0 (так, при wi/w2 S 2 значение dmin пре-

115 вышает fо всего лишь примерно на 10%). Сравнивая предельное значение dmщ с величиной A2i/2 (которая может быть получена из выражения (5.23)), для случая оптимального согласования OB с ВС с помощью микролинзы на торце ВС (при w20 = wxwy) находим, что cimln^s: Azl /2. Таким образом, выбором фокусного расстояния согласующей микролинзы можно обеспечить оптимальное согласование распределений полей мод возбуждающей и возбуждаемой волноводных структур и достичь при этом эффективности связи, близкой 100%, практически для любого зазора между торцами стыкуемых волноводных структур.

Применение градиентных линз для согласования OB, ВС и источников излучения друг с другом основано на фокусирующих свойствах неоднородной среды с радиальным градиентом показателя преломления [24, 30] Для градиентной осесимметричной лиНзы длиной L с параболическим профилем показателя преломления п(г) вида (5.3) при при а= 2 переднее F и заднее F' фокусные расстояния и расстояния от переднего торца до передней главной плоскости Sh и от заднего торна до задней главной плоскости S'h определяются выражениями [153]

где nun' — показатели преломления в пространстве предмета и изображения соответственно: пл = п(0)—показатель преломления на оси линзы; Ф — фокусирующий параметр линзы, Ф2 = 2Д/а?; а — радиус линзы; Д=[п(0)—п(а)]/п(0). Видно, что параметр Ф градиентной линзы равен максимально возможной оптической силе фокусирующей среды. В зависимости от длины линзы L ее оптическая сила периодически меняется от 0 до ±Ф с периодом P = 2я/Ф.
Предыдущая << 1 .. 44 45 46 47 48 49 < 50 > 51 52 53 54 55 56 .. 103 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed