Лазеры сверхкоротких световых импульсов - Херман Й.
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 6.3. Переключатель иа Х-образных пересекающихся Ti: иЫЬОз-волноводах
.141 тели на Х-образных пересекающихся OB могут быть выполнены и на основе многомодовых трехмерных волноводов. В этом случае переключатель работает как электрооптически управляемый отражатель. В таком переключателе распределение полей мод имеет более сложный характер, а уровень перекрестных помех между каналами возрастает.
Разработаны также переключатели на У-образных разветвляющихся трехмерных (одномодовых и многомодовых) OB [160, 161]. Конфигурация такого переключателя позволяет реализовать различные варианты его работы: в режиме переключения мощности, селекции и расщепления мод по поляризации.
Принципиально другой тип электрооптических переключателей выполняют на брэгговских дифракционных решетках (ответвите-лях), индуцированных в планарном OB вследствие электрооптического эффекта. В таком переключателе (модуляторе) используется система планарных встречно-штыревых электродов различной формы, расположенная на поверхности планарного волновода. Дифракция волноводных пучков света на индуцированной фазовой дифракционной решетке, возникающей при приложении управляющего напряжения к системе электродов, приводит к переключению и модуляции оптического излучения в OB. Как правило, параметры переключателя выбирают таким образом, чтобы осуществлялся режим брэгговской дифракции, при котором можно обеспечить глубину модуляции (эффективности переключения), близкую к 100%- В большинстве работ по модуляторам такого типа использовались волноводы на основе ниобата лития. Достигнутая глубина модуляции составляет 98%, что соответствует уровню перекрестных помех в переключателе около —25 дБ [73, 74]. Проводятся работы по созданию модуляторов такого типа я на основе различных полупроводниковых соединений [74].
Другой возможностью модуляции излучения в планарных OB с помощью дифракционно-решетчатых структур является использование стационарных дифракционных решеток, работающих в режиме неколлинеарной брэгговской дифракции. Модуляция и переключение волноводных пучков в OB осуществляется электрооптической отстройкой от резонанса дифрагирующей волноводной моды на решетке.
6.4. ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИЕ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛИ
НА СВЯЗАННЫХ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛНОВОДАХ
Интегрально-оптические -переключатели на основе электрооптически управляемых волноводных направленных ответвителей на связанных OB в настоящее время разработаны в наибольшей степени. Они служат в качестве базового волноводного элемента для построения большинства коммутирующих ОИС. Анализ оптических волноводных направленных ответвителей и переключателей на их основе достаточно подробно рассмотрен в литературе (см., например, [19, 20]). 142 Основными параметрами волноводных направленных ответвителей являются коэффициент связи К, фазовое рассогласование 2S = ?i—?2 постоянных распространения ?]f ?2 связанных OB и длина зоны связи L, которые определяют такие характеристики переключателя, как напряжение переключения входного оптического сигнала интенсивностью I0 в перекрестное состояние с интенсивностью /2=TiZ0 (рис. 6.4). Эффективность отзетвления оптической мощности т], определяемая выражением (1.41), должна быть равной .100%, что достигается при 6 = 0 и выполнении условия (1.43). В переключателях на связанных OB их параметры выбирают обычно таким образом, чтобы переключение входного сигнала осуществлялось при напряжении U = 0. Для достижения полного пропускания оптического излучения в переключателе (т] = = 0) необходимо обеопечить соответствующее фазовое рассогласование іволн в OB A? = 26 приложением напряжения Un.
В общем случае для задания состояния переключателя на связанных OB (переключение или пропускание) можно воспользоваться соответствующей диаграммой состояния переключателя (рис. 6.5) [162, 163]. Если L/L0=I, где L0 — минимальная длина связи, задаваемая из усло-вия (1.43) и соответствующая состоянию переключения, то для перевода переключателя в состояние пропускания необходимо, чтобы при подаче напряжения Un к электродам переключателя выполнялось условие
A? L =Vb я, (6.13)
соответствующее изменению эффективного показателя преломления OB An*= V ЗяIkL. При этом для уменьшения перекрестных помех в выходных плечах переключателя до уровня не хуже —20 дБ погрешность в задании значения L, а точнее KL, не должна превышать ±6%.
От такого ограничения можно избавиться в переключателях на основе направленных ответвителей на связанных OB со ступенчатым и противоположным по знаку рассогласованием постоянных распространения A?i = ±A? вдоль длины зоны связи (см. рис. 6.4,6) [163]. В таком переключателе состояния переключения и пропускания при приложении соответствующих напряжений +U
df^
а)
Ir-l'-nUo I0
J2--H0
kPXo!2
Sl
Рис. 6.4. Управляемый направленный ответвитель иа связанных OB с однородными электродами (а) и ступенчатым фазовым рассогласованием ±A? связанных волноводов (б)
.143 L/Ц . // IO З
7 В S 4 j 2
В
O 2 4 6 8 WAfiLfn
D 2 4 S в MD Щ/п
Рис. 6.5. Фазовая диаграмма состояния переключателя на связанных OB с однородными электродами:
