|
|
сталкивающихся настид. В этом случае И. с. содержит множитель//! (1±/') (l±/i) для прямых столкновений ii
/7i(l ±/) (1 ±/i) ≈ Для приходящих частиц, где бозс-частицам соответствует знак плюс, а ферми-частицам ≈ минус, Дифферснц. эфф. ссчонио в этом случае вычисляется по законам квантовой механики.
И. с. для олектронол и фононов в металле содержит множитель n(i≈n')(i-\-N) ≈ n'(i ≈ n)N:, л, и' ≈ ф-ции распределения электронов до и после столкновения, N ≈ ф-цня распределения фононов реш╦тки. Кроме того, И, с. пропорц. квадрату матричного элемента в-заимодействия между электронами и фононамп, взаимодействие возникает вследствие нарушения периодичности реш╦тки из-за движения е╦ атомов. В И. с. для фононов в непроводящем кристалле вероятность тройных столкновений пропорц. членам типа NN' (1 ≈ ≈N")≈N" (1 ≈ N) (1≈ N') и квадрату матричного элемента взаимодействия фононов вследствие энгармонизма решетки,
В системе заряж. частиц И. с. имеет др. вид из-за медленного убывания кулоиовского взаимодействия между частицами, см., напр., Кинетические уравнения
для плазмы.
Лит. см. при ст. Кинетическое уравнение Болъцмапа.
Д. Н. Зубарев.
ИНТЕГРАЛЬНАЯ ОПТИКА ≈ раздел совр. оптики, изучающий процессы генерации, распространения и преобразования света в тонкопл╦ночных диэлсктрич. волноводах, а также разработку принципов и методов создания па единой подложке (интеграция) оптич. и
оптоэлектронаъгх волновод -ных устройств (лазеров, модуляторов, дефлекторов,
переключателей и т. д.). Типы диэлектрических
мшфиио-чновидив. Основой интегральных оптич. уст-ройств являются планарные волноводы {тонкоплокочные и диффузные). Тонкопл╦ночные волноводы формируются в виде однородной диэдектрич. пл╦нки толщиной h порядка дли-
2 Рис. 1. Типы диэлектрических оптических микроволноиодов: а ≈ тглшопл╦ночный; б ≈ диффузный; в ≈ канальный.
ны световой волны Я, нанес╦нной на однородную диэлектрич. подложку с более низким показателем преломления (рис. 1,й). Диффузные (или градиентные) волноводы отличаются плавным распределением показателя преломления по сечению (рис. 1,6). В этих волноводах нет ч╦тко выраженной границы между волноводным слоем и подложкой. Изготавливаются они обычно диффузией к.-л. примесей в подложку. Для передачи излучения по заданной траектории и связи между отд. элементами И. о. применяются также канальные (или п о л о с к о-в ы е) волноводы, ширина к-рых соизмерима с их толщиной (рис. 1, в],
Локализация света в волноводе обусловлена полным внутренним отражением на граничных поверхностях, поэтому для осуществления волноводного режима необходимо, чтобы показатель преломления пленки и0 был больше показателей преломления подложки лг и среды над волноводом «2- Энергии в волноводе распространяется в виде волноводных мод, характеризующихся определ, распределением эл.-магн. поля ко поперечному сечению и собственными значениями волнового вектора А=2лп*/Л. Параметр n* ≈n0sin О (О ≈ угол падения луча на отражающую среду), определяющий фазовую скорость оптич. поверхностной волны,
играет роль эфф. показателя преломления для данной волны. В диэлектрическом волноводе с заданными параметрами nfl, nlt nzvs.h существует конечное число волно-водпых мод, определяемое дискретным рядом значений п*т (га=1, 2, ..., М]. Чем выше порядок т поверхностной волны, тем меньше е╦ эфф. показатель преломления и сильнее проникновение со за пределы тонкой пл╦нки в подложку, В тонкопл╦ночных волноводах определяющую роль играет волноводная д и спер-с и я, т. е. зависимость п* от относительной толщины пленки kh. С уменьшением относительной толщины пл╦нки уменьшается «*, приближаясь к своему ниж. нредслу nL (обычно полагают, что п^пг}. Соответственно этому пределу существует критич. толщина пл╦нки (или критич. длина волны света, критич. частота ft)) для поверхностной волны пг-го порядка, С уве-личениом;_/д_на единицу критич. толщина возрастает па
(X/2)r /TO≈"1- Используя пл╦нку соответствующей толщины, можно ограничить число волиоводных мод диэлектрич. волновода желательным образом. При значениях h (или со) меньше критического волноводный режим отсутствует.
Планарные линзы и призмы. Зависимость эфф. показателя преломления от толщины пл╦нки позволяет воздействовать па оптич. характеристики пленарных волноводов и создавать иптегралыю-олтич. элементы преобразования светового потока (линзы, призмы) простым уменьшением или увеличением толщины волноводного слоя. Преломление лучей может происходить за сч╦т увеличения (или уменьшения) показателя преломления по сечению волновода к центру или к краям. В И. о, применяются также т. н. г е о д е з д ч е с к и е л и н-з ы, к-рые работают за сч╦т прогиба волноводной пл╦нки в вертикальной плоскости. Траектория сфокусированных лучей в этой линзе совпадает с кратчайшими геодезии, линиями изогнутой поверхности.
Методы ввода и вывода излучения из оптических микроволноводов. Важным вопросом И. о. является преобразование лазерного пучка в волноводные моды (ввод излучения в волновод) и наоборот (вывод его). Вводить в волновод излучение лазера можно, фокусируя его на торец или стыкуя непосредственно источник света (лазер, оптич. волокно) с волноводом. При этом эффективность ввода зависит от степени согласования возбуждающего излучения с волповодпой модой.
Вывод излучения можно осуществлять через суживающийся край волноводного слоя (рис. 2). Если толщина волновода плавно уменьшается, то уменьшается и угол падения луча на отражающие стенки волновода, и когда он становится меньше критического, то оптическая волна будет излучаться в подложку иод углом tp^arccos (/i,,sin B/HI). Поле волноводной моды будет соответственно затухать вдоль волновода, 'Возбуждение пленарных волноводов можно осуществлять также через их поверхность туннельным и дифракд. методом.
Рис. 2. Вывод излучения
через суживающийся
край эолнонода.
При этом создаваемое па поверхности волновода поле должно быть согласовано по поляризации и синхронизовано по фазе с возбуждаемой волноводной модой» т. е. должно иметь определенную и приблизительно равную knm составляющую волнового вектора вдоль волновода. Такой фазовый синхронизм осуществляется, напр., при туннельном вводе, когда поле проникает в волновод при полном внутр. отражении от основания призмы, изготовленной из более плотного дпэлектрич.
материала (/г3>/г^) и помещ╦нной над поверхностью волновода на расстоянии d порядка длины волны света
О. Ill
I
151
