Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Семенов А.С. -> "Интегральная оптика для систем передачи и обработки информации" -> 10

Интегральная оптика для систем передачи и обработки информации - Семенов А.С.

Семенов А.С., Смирнов В.Л., Шмалько А.В. Интегральная оптика для систем передачи и обработки информации — М.: Радио и связь, 1990. — 224 c.
ISBN 5-256-00738-6
Скачать (прямая ссылка): integralnayoptika1990.djvu
Предыдущая << 1 .. 4 5 6 7 8 9 < 10 > 11 12 13 14 15 16 .. 103 >> Следующая


К?Е = 6 п (H1ItCl) (HmIC) k?, (1.61)

где величина Hm Для ТЕ-мод равна [63] hm~h + (С2 - «о)1 /2Ilk (л? - п2а)] +

+ Ка-я|),/2/[АК-я|)]. (1-62)

Вдали от отсеаки коэффициент связи КтТЕ очень слабо зависит •от толщины h волновода. С увеличением h при kh^> 1 коэффициент СВЯЗИ KrnTE стремится К otlk/2.

Другая возможность дифракционного резонансного преобразования поверхностных волн обеспечивается гофрированием поверхности планарного OB (или его подложки) по синусоидальному закону (рис. 1.6,6):

х=о sin Kz, (1.63)

где 0—амплитуда модуляции толщины h волновода; K = = 2л/А; Л — период дифракционной решетки (гофра).

При слабой гармонической модуляции толщины OB выполняется условие

(Jfea)8Cl. (1.64)

При прохождении гофрированного участка OB поверхностная волна дифрагирует на решетке и возбуждает в OB дифракционные волны с проекциями волнового вектора на ось г, равными k(n*m-{-sN). Поэтому условие взаимного резонансного преобразования поверхностных волн индексов т и т' сводится теперь к виду

n*m-\-sN = ±n*m'. (1.65)

Анализ показывает, что при резонансном преобразовании двух поверхностных волн (s = 0 и ±1) на «слабой» решетке, удовлетворяющей условию (1.64), их преобразованием в дифракционные волны высших порядков с относительной точностью (ко)2 можно пренебречь [16].

При однонаправленной связи волн (верхний знак в правой части (1.64)) эффективность взаимного преобразования мод OB Timm- по мощности определяется выражением (1.41), где теперь 24 расстройка от резонанса 8 = ANk/2; AN= (n*m + sN) -t-rt*m-, Коэффициент связи для ТЕ-мод равен [16]

KTE _ ^q

nm(nm + sN)

(1.66)

В ЭТОМ случае коэффициент СВЯЗИ К mm' очень сильно зависит ог толщины OB и не зависит от того, гофрирована ли поверхность волновода или его подложка. С приближением толщины h к отсечке коэффициент Kmm- резко возрастает. Максимальная эффективность преобразования Timm-, как это видно из выражения (1.41), достигается на расстояниях Z = Lq, где величина Lq определяется выражением (1.43)- Только в условиях точного резонанса (S = O) исходная мода индекса т может полностью преобразоваться в моду индекса т', причем при s =— 1—в моду более высокого индекса (т'>т), а при S=+ 1 — в моду более низкого индекса (т'<т).

При разнонаправленной связи мод в гофрированном OB (нижний знак в правой части выражения (1.65)) коэффициент отражения Rmm- от дифракционной решетки длиной L определяется выражением (1.44), где величина K=jILmm-|, так как теперь n*m-\-sN=—п*т'. С увеличением приведенной длины KL распределенного зеркала коэффициент его отражения приближается к единице тем быстрее, чем точнее выполняется условие резонанса (1.65).

Основным параметром, характеризующим эффективность рассмотренных резонансных процессов дифракционного преобразования поверхностных волн, является коэффициент связи К, который существенным образом зависит ка.к от индексов связанных волн (главным образом через величины п*т и Km), так и от их поляризации. Для TM-мод OB выражение для коэффициента связи К ,принимает вид [13]

К™ = К Ifp, (1.67)

где множитель р определяется следующим образом 1

4т-т ^im-Cti-

(1.68)

Множитель р может значительно уменьшить величину Km™. Например, для реализуемого на практике случая, когда Hi^ati0Wп*т, значение р стремится к нулю, если отношение Itijn2^V2. Но если все показатели преломления OB приблизительно равны, т. е. rti«n0®i2Afi*iB, т. е. получим р=1. При некотором определенном соотношении параметров OB и периода дифракционной решетки Л, а именно когда

Кг К +sN) = - S=-I, (1.69)

25 где JV=Я/Л; \Ns2\ = \[n22—(n*m + sNyy*\, s = 0, -1, коэффициент связи K.mTiA обращается в нуль. Физической причиной этою является поперечный характер электромагнитных волн, дифракционно возбуждаемых в OB (эффект Брюстера). Аналогичная картина наблюдается и для случая дифракционного излучения поверхностных волн в OB1 так как условие (1.69) носит общий характер и справедливо как для полного внутреннего отражения, так и для дифракции света на гофрированной поверхности раздела двух однородных сред.

Дифракционное излучение и возбуждение поверхностных волн в оптических волноводах. Гофрирование поверхности OB по гармоническому закону является одним из основных способов дифракционного возбуждения в нем поверхностных волн. На гофрированном участке OB поверхностная волна может излучаться за счет дифракции в прилегающие к волноводу среды. В приближении слабой связи (1.64) основной вклад в излучение дает дифракционная волна минус первого порядка (s =—1) и углы излучения 8г в эти среды относительно нормали к плоскости OB определяются соотношением

При этом направление излучения света не зависит от того, какая поверхность OB гофрирована — верхняя или нижняя, и слабо зависит от поляризации волны. Напротив, коэффициент затухания волны в OB Ctm в значительной степени определяется ее поляризацией и тем, где гофрирован волновод — со стороны воздуха или со стороны подложки [63].

Обычно коэффициент Ctm больше, когда OB гофрирован со стороны воздуха, что связано с большей разницей показателей преломления на границе волновода и воздуха по сравнению с границей волновод — подложка. Кроме того, при гофрировании верхней поверхности планарного OB интерференционные эффекты, проявляющиеся в виде максимумов и минимумов величины Qm(Bim), выражены в меньшей степени, следовательно, коэффициент затухания ctm в этом случае менее критичен к выбору углов излучения 0tm, т. е. к выбору периода решетчатой структуры А. В этом смысле гофрирование верхней границы OB оказывается предпочтительнее.
Предыдущая << 1 .. 4 5 6 7 8 9 < 10 > 11 12 13 14 15 16 .. 103 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed