Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Семенов А.С. -> "Интегральная оптика для систем передачи и обработки информации" -> 54

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 .. 48 49 50 51 52 53 < 54 > 55 56 57 58 59 60 .. 103 >> Следующая


Для улучшения согласования поля светового пучка, излучаемого на суживающемся крае OB, с распределением поля ВС применяются фокусирующие дифракционные решетки, которые наносят на поверхность планарного волно- ' вода. В таком устройстве гофрированием поверхности OB с переменными периодом и амплитудой гофра можно сформировать световой пучок с распределением поля, близким к гауссовому.

На пути практической реализации эффективных устройств согласования многомодовых волноводных структур различного типа имеется еще достаточно много нерешенных задач. Они относятся как к волноводному тракту (получение многомодовых ВС и OB с наперед заданными характеристиками), так и к поиску новых методов и возможностей эффективного согласования полей структур. В первую очереь это касается возбуждения OB с помощью многомодовых ВС. Весьма перспективны для этих целей планарные и трехмерные оптические согласующие элементы со световедущей жилой кругового или полукругового поперечного сечения, получаемые с помощью многоступенчатых процессов диффузии и ионного обмена в ниобате лития и стекле. Требуют дальнейшего изучения и методы стыковки ВС и ОИС на основе маломодовых полосковых OB. Заслуживают особого внимания проблема возбуждения многомодовых ВС и OB с заданным распределением мощности между их модами їй квазиодномо-довое возбуждение стыкуемых волноводных структур различного типа [148, 150] для реализации невзаимных устройств согласования многомодовых и маломодовых OB и ВС.

122 5.7. ,МЕТОДЫ СОГЛАСОВАНИЯ И СТЫКОВКИ ПЛАНАРНЫХ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛНОВОДОВ

При разработке гибридных ОИС необходимо решить проблему согласования планарных OB с различными показателями преломления на общей подложке. Для этой цели наибольшее применение находят плавные волноводные переходы, различные варианты составных OB, различные виды дифракционно-решетчатых структур в OB и торцевое соединение волноводов. Общие закономерности оптимального согласования планарных OB основаны на известной теореме Лиувилля. Необходимое условие совместимости многомодовых OB, при котором обеспечивается максимальная эффективность согласования (стыковки) OB1 равная в пределе 100%, состоит в том, что число мод возбуждающего волновода не должно превосходить числа мод возбуждаемого (приемного) волновода.

На рис. 5.7—5.9 показаны основные разновидности устройств связи планарных OB. Как правило, согласование волноводов на основе материалов с существенно различными показателями преломления осуществляются с помощью плавных волноводных переходов. Для обеспечения работоспособности таких переходов необходимо, чтобы показатель преломления приемного волновода был выше показателя преломления возбуждающего волновода, т. е. n3>tii (рис. 5.7,а) и «4>«з (рис. 5.7,6). Однако выполнение этих условий для переходов, показанных на рис. 5.7,6, ие всегда технологически реализуемо. Поэтому иа практике находят применение различные варианты составных планарных OB, когда на поверхность волновода с меньшим показателем преломления наносится волноводный слой с большим показателем преломления (рис. 5.8). В этом случае для эффективной передачи мощности оптического излучения нижнего OB в верхний и затем снова в нижний волновод входной и выходной концы верхнего OB должны иметь соответствующие согласующие элементы, которые МО-

Рис. 5.7. Согласование планарных OB с помощью плавных волноводных переходов (Ло<

<Пі<Пз<І4)

4

Рис. 5.8. Схемы различных вариантов составных планарных OB:

а — о плавными волноводиыми переходами; б — со ступенчатым изменением параметров OB; в — с дифракционными брэгговскими решетками

123

П2 -! rI3

ШуШ УУ///////Л



S) a) fiI

Рис. 5.9. Торцевая стыковка пленарных OB на общей подложке:

а — идеальная модель; б — реальное устройство

тут быть выполнены в виде плавного волноводного перехода, либо в виде фазовых брэгговских дифракционных решеток [50, 63, 70].

Наиболее простым вариантом составного OB является волновод с плавными волноводными переходами (рис. 5.8,а). Для уменьшения потерь излучения длина плавного перехода должна быть много больше длины волны излучения. На практике для того чтобы на плавном волноводном переходе потери мощности на отражение и преобразование в моды высшего порядка и моды излучения были пренебрежимо малы, длина перехода должна быть порядка (5-IO2... 103)Я. При линейном профиле перехода его длина I от вершины острого угла а до точки отсечки т-й моды равна

l = n(tn— l/2)/?asin0K, где 8К = aresin(njn3) — критический угол полного внутреннего отражения. К основным достоинствам плавных переходов следует отнести относительную простоту их изготовления и высокую эффективность передачи мощности между волноводами, приближающуюся к 100%. Однако значительные размеры плавных волноводных переходов сильно ограничивают плотность размещения элементов ОИС на одной подложке.

Детальный анализ плавных и резких волноводных переходов показывает, что при малых изменениях эффективного показателя преломления OB An" на участке перехода (Дn*jn*<u\) плавный переход длиной Lc(10—20)? можно1 рассматривать как ступенчатый (рис. 5.8,6). В этом случае потери на такнх переходах могут быть определены в модели резкого перехода. При большом различии показателей преломления OB1 когда величина Ап*/п*^1, составной волновод со ступенчатым изменением параметров OB может также иметь малые потери. Результаты численных расчетов показывают, что при оптимальном выборе параметров составного OB (показателей преломления пи п3 и толщины hі, h3) коэффшциент передачи по мощности T даже в случае существенно резкого изменения параметров такого волновода (например, слой ХСП на стеклянном OB) может достигать примерно 90...98%. При этом в маломодовом режиме коэффициент передачи T слабо зависит от толщины волноводного слоя hi с низким показателем преломления.
Предыдущая << 1 .. 48 49 50 51 52 53 < 54 > 55 56 57 58 59 60 .. 103 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed