Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Семенов А.С. -> "Интегральная оптика для систем передачи и обработки информации" -> 12

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 .. 6 7 8 9 10 11 < 12 > 13 14 15 16 17 18 .. 103 >> Следующая


28 Проведенное сравнение эффективности различных видов периодической модуляции параметров OB справедливо только для ТЕ-мод волновода. Как уже отмечалось ранее, коэффициент связи Km TM-мод более сложно зависит от параметров OB и при некоторых вполне определенных периодах гофрирования поверхности волновода (см. выражение (1.69)) обращается в нуль. Следовательно, в этом случае периодическая модуляция толщины OB в первом порядке дифракции не приводит к связи и взаимному преобразоваиию поверхностных волн в таких волноводах.

Для конкретных материалов OB можно провести и количественное сравнение эффективности того или иного вида периодической модуляции параметров волновода. Так, например, для пленок халькогенидных стеклообразных полупроводников [91] оценки показывают, что предельные возможности в модуляции эффективного показателя преломления Дп*т посредством изменения показателя преломления материала волновода примерно на порядок и более выше (в зависимости от толщины OB), чем -при гофрировании его поверхности.

Для определенности рассмотрим планарный OB1 состоящий из пленки AS2S3 на подложке ниобата лития (Я,=0,6328 мкм, п0=2,29, щ=2,48). При использовании реальных параметров OB 0,6 мкм, би=0,06, ^"^2,476, максимальная амплитуда гофра а^200 им) сравнение эффективности связи показывает, что для основной ТЕ1-1МОДЫ такого волновода коэффициент связи К за счет модуляции показателя преломления материала волновода ti 1 более чем в 5 раз превышает значение К, полученное при гофрировании его поверхности. Коэффициенты связи гофрированных решетчатых структур могут быть сравнимы с соответствующими константами для OB с периодической модуляцией показателя преломления или могут даже превышать их для достаточно тонких одномодовых волноводов при работе вблизи отсечки. Однако в этом случае, как правило, не выполняется условіие слабой связи (1.64) и существенно возрастают потери в таких OB. С увеличением толщины волновода h происходит резкое уменьшение коэффициентов связи гофрированного OB. В случае же модуляции показателя преломления материала волновода щ коэффициент связи К, начиная с некоторого минимального значения толщины h (/;<;/.), практически не зависит от толщины OB.

Что касается периодических структур в подложке (прилегающей среде), то они работают намного менее эффективно по сравнению с периодическим изменением показателя преломления материала самого волновода. Это связано с тем, что значение производных дп*т/дп( (І=0,2) обычно много меньше соответствующих значений дп*т/дпі. При одних и тех же параметрах периодических структур и реальных параметрах OB их эффективность (в смысле возможности обеспечения заданного значения коэффициента связи К) примерно в 50...100 раз ниже. Следует отметить, что аналогичный вывод справедлив и для периодических структур рельефного типа. Так, когда на поверхность OB нанесен тонкий гофрированный слой другого материала с показателем преломления п3<п1, коэффициент связи К уменьшается в [ (щ2—«22)/("і2—"22) | раз для TE-мод и несколько больше для TM-мод волновода по сравнению с гофрированием поверхности самого OB [63].

Небезынтересно также оценить эффективность периодических структур и планарных OB, сформированных модуляцией показателя преломления материала волновода и работающих на высших порядках брэгговской дифракции. Ана-

29 лиз и расчеты показывают, что в этом случае коэффициент связи для s-ro порядка дифракции ТЕ-мод есть [92]

где Ai= 1; ^2 = 3/2; Л3 = 17/12; ..., Л|5|» 1.

Таким образом, в условиях слабой связи поверхностных волн, когда |6n/rtij <cl, коэффициент связи К с увеличением порядка дифракции s убывает по степенному закону. Это обстоятельство играет существенную роль при -разработке узкополосных волноводных фильтров.

На практике можно получить гофрированную поверхность, используя практически все известные материалы интегральной оптики. В то же время модуляция показателя преломления возможна далеко не во всех материалах волноводов. Поэтому интересно сравнить эффективность связи в гофрированных OB с различными профилями показателя преломления волноводного слоя. Для этого удобно ввести приведенный коэффициент связи

где rti — показатель преломления на поверхности градиентного OB; An = Iil-—пд. Можно показать, что величина Xm зависит только от эффективного показателя преломления п*т и распределения электрического поля Em моды волновода:

Численные расчеты величины Xm по формуле (1.81) для различных профилей показателя преломления OB в зависимости от иормироваииого эффективного показателя преломления Ьщ показывают, что приведенный коэффициент связи Xm имеет максимум при минимальной эффективной толщине h*m волновода. Она максимальна для ступенчатого профиля показателя преломления, примерно в 1,5—2 раза меньше для параболического и еще меньше для экспоненциального профиля. С увеличением индекса МОДЫ отношение (Хт—Xl)/Xl существенно возрастает.

Наряду с однородными OB анизотропные и гиротропные волноводы находят широкое применение в интегральной оптике для создания различных устройств управления световыми волнами. В анизотропных OB диэлектрическая проницаемость ВОЛНОВОДНОГО СЛОЯ Є], ПОДЛОЖКИ е0 ИЛИ Прилегающей среды Є2 (Ei = ^j2) является симметричным вещественным тензором второго ранга, а магнитная проницаемость р, — скаляром. В гиротропиых OB диэлектрическая проницаемость сред, образующих волновод, е,- (і=О, 1, 2) или магнитная проницаемость Jii является антисимметричным тензором второго ранга с действительными диагональными и чисто мнимыми иедиагональиыми элементами.
Предыдущая << 1 .. 6 7 8 9 10 11 < 12 > 13 14 15 16 17 18 .. 103 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed