|
|
ОС
< X
а ш
(рис. 3). Пря этом слой между призмой и волноводом
имеет показатель преломления /г2От- Подбирая соответствующий угол падении вводимого луча 03 на ос-
нпнаипе призмы и выполнив условие n3sin 63≈ гсшт можно добиться ci'o фазового согласования с одной из ВОЛЕОВОД1ШХ мод. Осуществляя таким способом туннельную связь на нск-ром участке волновода, вводят в него большую часть энергии падающей волны. Т. к. с накоплением световой энергии в возбуждаемой поверхностной волне усиливается е╦ псреизлучение обратно в призму, то существует оптимальная длина свя-
Рис. 3. Туннельный
(ГфИ;╧ЛМ1НЫЙ) ВВОД
и вывод излучения из мшфоволновода.
"0
л,
«I
^
∙*?
'ill
зи, отвечающая наиб, эффективному туннельному вводу излучения и зависящая от расстояния d между призмой и волноводом. Туп нельны и вывод осуществляется обычно при слабой связи, т. е. слабом проникновении поли поверхностной волны в выводную призму. Эти условия обеспечиваются при таком удалении
призмы от оптич. волновода, что ехр (≈2kdV пт ≈ "з)<< <1. Поддерживая слабую связь на участке, во много раз превышающем К и практически достаточном для полного излучения поверхностной волны из волновода, получают на выходе из призмы широкий световой пучок с малой дифракционной расходимостью. Этот вывод излучения из волновода паз. также п р и з м е и-н ы м.
При дифракционном вводе и выво-д е излучения из оптич. микроволновода используются фазовые дифракц. реш╦тки на поверхности волновода или внутри его, к-рые или создаются периодич, модуляцией показателя преломления в полноводной пл╦нке или представляют собой участки волновода с гофрированной поверхностью или подложкой. Задавая период дифракц. реш╦тки Л и подбирая угол падения
возбуждающей волны, добиваются е╦ связи с волно-водной модой и осуществляют эфф. дифракц. вывод излучения из волновода (или ввод). При прохождении гофрированного участка волна ^(s)cxp [i(to£≈n*kx)] распадается на синусоидальной границе в суперпозицию плоских волн, имеющих проекции волноводных векторов на ось х, равные
К \ f2 | " f/i-JV ) щ rj^C1 ?7Z ≈ I/* "т≈ А .
±2, ..., а JV≈X/Л. Яри рассмотрении процессов излучения на слабогофрированном участке волновода можно пренебречь волнами с [лг|>1. В зависимости от величины проекции волнового вектора дифракц. волны на ось .г существуют разл. варианты излучения из волновода (рис. 4). Если проекция волнового вектора такова, что л*≈N\ <»s, то излучение происходит одновременно вверх и в 1шж. среду, а если n1>\n*≈-N\>n2, излучение происходит только вниз ≈ в подложку, прич╦м угол распространения дифрагированной волны в
среде с HI определяется выражением гцсоз ^т ≈ пт≈N. Интегрально-оптические элементы. Частотные фильтры, модуляторы света, направленные отвствители, деф^ лекторы и т.п. позволяют осуществлять разл. действия над распространяющимися в волноводе волнами: их канализацию, модуляцию и отклонение, излучение в пространство, генерацию (см. Гетеролазер) и т. п. . __ Действия эти основаны на резонансном взаимном * 52 преобразовании волноводных мод в волноводе с перп-
\
Рис, 4, Дифракционный (реш╦точный) лыиод излучения HJ минрооолнонода.
одически промодулированной оптич. толщиной (т. е, при наличии фазовой дифракц, реш╦тки) пли в системе двух (и более) параллельно и близко расположенных (т. е. тунпельно связанных) регулярных волноводов. Плавно изменяя параметры оптич. связи вдоль волновода (расстояние d или глубину модуляции на гофрированном участке), можно существенно изменить распределение интенсивности в выходящем из волновода пучке.
Широко используемые в И. о. волноводные решетчатые структуры могут осуществлять не только дифракц. ввод и вывод излучения, по и преобразование мод, выполнять функции отражателей, частотных фильтров и т, п.
Если в гофрированном многомодовом волноводе для двух мод с номерами m и m.j на периоде реш╦тки укладывается целое число М полупериодов биений, т. е. вы-
* т"г
полнлется условие пт≈пт ≈ Л/А/Л, то между этими
модами возникает сфазированная связь, приводящая к интенсивной взаимной порекачке мощности излучения одной моды в другую* Т, е. участок такого волновода может служить преобразователем волноводных мод.
Волноводныо реш╦точные структуры используются также в качестве отражателей. Если поверхностная он-
Рис. ГУ. Брэгговское отражение волны от периодической структуры.
тич. волна падает на участок гофрированного волновода под брэгговским углом к с╦ штрихам (см. Брэгга ≈ Вулъфа условие], так что выполняется условие sin 0^ = ≈X/2An*t то указанная реш╦тка отражает падающую волну под углом ОБ (рис. 5), если длина с╦ £>'Л2/2лХ. В случае нормального падения на реш╦тку, когда 0Б ≈ я/2, брэгговское отражение происходит при условии, что период гофра Л равен: целому числу волноводных полуволн: Л = МХ/2л*. Т. o.t для реш╦тки с опре-дел, параметрами (Lf А) брэгговское отражение происходит лишь для определ. длин волн (частот), т. е. имеет мзбират. характер. Ширина полосы частот Дю, в пределах к-рой наблюдается резонансное брэгговское отраженно, характеризуется выражением: До>~2Дйс/Д«*, где Ah ≈ амплитуда гофра. Гофрированная периодическая структура может служить оптич. частотным фильтром с центром на брэгговских частотах, относит, полоса пропускания к-рого иролорц. отношению (Л/L). Совр. технология позволяет получать пленарные частотные фильтры с полосой пропускания менее 0,01 нм. Активные элементы И.о. Модуляторы, переключатели, сканеры используются
Рис, 6. Брэггавг:на^ дифракция поверхностной сиптовой подин в плоскости волновода на реш╦тке, возбуждаемой акустической полной (а) или электрическим полом, в системе лстричыо-штырепых олсктродов (б).
для управления параметрами лазерной волноноднои моды [е╦ амплитудой, фауой, поляризацией) и для е╦ пространственного разделения (переключения) ≈ дискретного или непрерывного. Принцип работы этих активных устройств основан па изменении показателя преломления материала микроволновода под действием электрич. или магн. поля или упругой деформации. Наиб, распространение в И. о. получили элстстрооп-
