Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Ярив А. -> "Оптические волны в кристаллах" -> 134

Оптические волны в кристаллах - Ярив А.

Ярив А., Юх П. Оптические волны в кристаллах — М.: Мир, 1987. — 616 c.
Скачать (прямая ссылка): opticheskievolnivkristalah1987.djvu
Предыдущая << 1 .. 128 129 130 131 132 133 < 134 > 135 136 137 138 139 140 .. 168 >> Следующая


Таким образом, если величиной 8 можно управлять с помошью приложенного напряжения, то схема переключателя со знакопеременной A? позволяет осуществить полную передачу света из одного волновода в другой. Электрооптически переключаемый направленный ответвитель, основанный на таком принципе, демонстрировался в работе [17]. Получаемые при этом выходные мощности Pa

Сфокусированный свет /

\ \ і \ \ і \ \ !

/

/ /

WW

Ч \ I.'/

•н \_1

.-Г

2 = 0

S

HKM -Ч I—И I-

6,4 4 2,4

MKM MKM MKM

0,9 мм 1,5 мм

1_

2,5 мм

GaAs а

РИС. 11.23. а —многоканальный оптический направленный ответвитель; показаны потоки оптической мощности в смежные каналы; б — измеренные профили интенсивности направляемого света на различных расстояниях г; интенсивности представлены в относительных единицах; волноводы были изготовлены с помощью имплантации протонов в кристалл P + -GaAs. (Из работы [14].) і 506

Глава 5

и Pb в зависимости от приложенного напряжения приведены на рис. 11.22, г.

На рис. 11.23,0 показан схематически принцип действия многослойного направленного ответвителя, описываемого системой уравнений

которая представляет собой очевидное обобщение системы уравнений (11.8.11) на многомодовый синхронный случай (<5 = 0), когда только смежные моды связаны друг с другом. Решение уравнений (11.8.28) в случае возбуждения лишь одного волновода [т. е. An(O) = 1, п = O; An(O) = 0, п Ф 0] имеет вид [14]

где Jn — функция Бесселя порядка п.

Направленный ответвитель, основанный на этом принципе, показан на рис. 11.23,йг, а предсказываемые распределения интенсивности в виде функций Бесселя представлены на рис. 11.23, б на различных расстояниях от основного волновода.

Из выражений (11.8.13) и (11.8.14) следует, что если <5 > к, то доля преобразуемой мощности мала. Это имеет место, когда два волновода имеют сильно отличающиеся диэлектрические проницаемости, а значит, и постоянные распространения. Однако и в этом случае возможна полная передача мощности при условии, что между двумя волноводами имеется периодическое возмущение диэлектрической проницаемости. Период такого возмущения должен быть равен 2ir/(?a + Kaa — ?b - Kbb), чтобы компенсировать рассогласование фаз при однонаправленной связи, и должен быть равен 2ir/(?a + Kaa + ?b + Kbb) при встречной связи. Вследствие периодичности возмущения такие направленные связи являются частотно-избирательными. Для данного периода Л максимальный обмен мощностями между модами достигается лишь для длины волны X0, для которой выполнено условие синхронизации фаз

dz

ікАп_х ікАп+1,

(11.8.28)

Л(^) = (-04(2^),

(11.8.29)

(11.8.30)

где na, nh — эффективные показатели преломления для мод в волноводах а и b соответственно. Здесь знак плюс соответствует встречной связи, а знак минус — попутной связи. Частотная изби- Направляемые волны и интегральная оптика

507

рательность этих направленных связей может быть использована для частотного мультиплексирования и демультиплексирования (см. разд. 11.9). Относительная ширина полосы пропускания при этом будет порядка 1 /TV (т. е. ДХ/Х = 1//V), где N— число периодов, при условии что модовой дисперсией можно пренебречь.

Если волноводы сделаны из электрооптического материала, то периодическое возмущение показателя преломления может быть получено приложением вдоль волноводов знакопеременного напряжения. Использование электрооптического возмущения диэлектрической проницаемости дает также способ электрического переключения направленного ответвителя.

11.9. ЧАСТОТНЫЕ МУЛЬТИПЛЕКСОРЫ

Частотное мультиплексирование (иногда оно называется цветным мультиплексированием или мультиплексированием по длинам волн) позволяет значительно повысить информационную емкость оптических волноводов. В системах с частотной мультипликацией каждый информационный канал занимает соответствующий Диапазон частот (частотную полосу) для передачи. Важным элементом таких систем является частотно-избирательный ответвитель для сложения и разделения каналов. В этом разделе мы кратко опишем некоторые различные типы частотных мультиплексоров, используемых в волоконно-оптических линиях связи. Следует заметить, что ответвители такого типа являются взаимными устройствами и по существу могут как складывать, так и разделять частотные каналы.

11.9.1. ДИФРАКЦИОННЫЕ РЕШЕТКИ С ПЕРЕМЕННЫМ ПЕРИОДОМ

Рассмотрим диэлектрический волновод с гофрированным участком, период гофрированности в котором равен Л. Пусть оптический пучок с длиной волны X падает на гофрированный участок под углом а (рис. 11.24, а). Согласно рассмотрению, проведенному в гл.6, световой пучок отклонится на угол 2а, если выполнено условие Брэгга

X = 2/jAcosa, (11.9.1)

где п — эффективный показатель преломления направляемой волны.

Если гофрированный участок представляет собой решетку с переменным периодом Л (г), то, как показано на рис. 11.24, различ- 508

Глава 11

X

X1 X2 X3

РИС. 11.24. а — разделение пучка в диэлектрическом волноводе с постоянным периодом решетки Л; б — разделение пучка и демультиплексирование в диэлектрическом волноводе с дифракционной решеткой с переменным периодом A(z).
Предыдущая << 1 .. 128 129 130 131 132 133 < 134 > 135 136 137 138 139 140 .. 168 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed