|
|
тпч. и акустооптич. устройства управления светом, в основу к-рых положена брэгговская дифракция на фазовых реш╦тках, индуцируемых электрич. полем или акустич. поверхностными волнами (рис. 6).
Встречно-штыревая структура электродов, изготовленная на поверхности волновода, обладающего электрооптич. свойствами (см. Поккелъса эффект], индуцирует фазовую реш╦тку вида Я (я, z) ≈ nL-f- Дп£(а;)со8(2я2/Л), где Л ≈ период навед╦нной реш╦тки, Д« ≈ макс, изменение показателя преломления, £ (х) ≈ ф-ция распределения изменения индуцированного показателя преломления но глубине: Действие электрич. поля Е на волновод длиной L приводит к сдвигу фазы на
Дф≈ km^n^L у проходящей волноводной моды и модуляции-е╦ амплитуды нропорц. Е (здесь Дгс^ ≈ амплиту-
дипеиия. будет возбуждаться распространяющаяся к выходу модулятора осн. мода, в другом случае ≈ неч╦тная мода второго порядка, к-рая будет излучаться из волноводов в области их соединения. Относит, изменение интенсивности излучения па выходе интерферометрия, модулятора определяется соотношением
где Дфо ≈ разность фал интерферирующих волн в отсутствие напряжения иа электродах, Дф ≈ индуцированная электрич. полем фазовая расстройка. Спец.
Волноводы
Электроды
Вслнсвод
да изменения э. показателя преломления п^ ≈
о
~птгЕ/2, г≈ электрооптич. коэф.). Глубина модуляции излучения, прошедшего в первый максимум при брэгговской дифракции, зависит от фазового сдвига Дер, навед╦нного электрич. нолем, пропорц. sin3(Atp/2).
В акустооптич. модуляторах дифракция оптич. поверхностных волн осуществляется на фазовой рсти╦т-ке, создаваемой акустич. поверхностными волнами» возбуждаемыми перем. напряжением, приложенным к встречно-штыревому преобразователю. Ширина полосы частот Д/, в пределах к-рой эффективно возбуждаются акустич. волны, обратно пропорц. длине встречно-штыревого преобразователя. Меняя частоту акустич. волн в пределах, ещ╦ допускающих брэгговское отражение (от /j до'/2), можно менять угол отклонения светового луча в пределах Д6Б≈ Ят/уа(/2≈/j), где уа ≈ скорость перемещения периодич. неоднородностеи показателя преломления, возбуждаемых акустич. волной. Этот принцип положен в основу создания широкополосных акустооптич, дефлекторов. Вследствие Доплера эффекта частота света, дифрагируемого на акустич. реш╦тке, смещается на величину, равную или кратную частоте акустич. волн. Это явление применяется для частотной модуляции света. Канальные волноводы используются в разл. функциональных узлах И. о., применяемых в качестве оконечных устройств поло-конно-оптич. линий связи. Широко распространены управляемые направленные ответвители и модуляторы типа интерферометра Маха ≈ Цендера (см. Интерферометр Рождественского].
Оптич. направленный о т в е т в и т е л ъ формируется из двух идентичных канальных волноводов, туннельно связанных, т, е. расположенных достаточно близко друг к другу, так что световая энергия перекачивается пз одного в другой (рис. 7). Длина связи L, на к-рой осуществляется полная перекачка, определяется как £ ≈2л/х, где
да
о -.
≈≈
(у, z}dydz ≈
≈ со ≈ со
коэф. связи, зависящий от степени перекрытия полей связанных мод% и^2с профилем полповодов Дм. Обычно, когда волноводы идентичны, фазовый сдвиг Д(р≈0. Однако, если к волноводам из электрооптич. материала приложить напряжение F, индуцирующее фазовую расстройку, то это напряжение будет менять распределение световых потоков, распространяющихся в связанных волноводах. Так осуществляется амплитудная модуляция света. Активные устройства на связанных волноводах могут использоваться также в качестве оптич. переключателей.
Принцип действия электрооптич. модулятора тина интерферометра Маха ≈ Цендера (рис. 8) состоит в следующем. Распространяющиеся по двум идентичным плечам интерферометра моды в зависимости от величины прикладываемого к электродам напряжения V могут интерферировать в место соединения волноводов в фазе или в противофазе. В первом случае в месте сос-
Рис. 7. Направленный ответ- Рис. 8, Олсктроогттичсский мо-витсль на основе туннолыш дулятор типа интерферометра снизанных канальных полно- Мнха≈Цен дера, водов.
структура электродов да╦т возможность эффективно модулировать свет независимо от его поляризации, а режим бегущей волны позволяет расширить частотную полосу модулятора до ^2-1010 Гц. Это устройство используют для получения быстродействующих аналоги-цифровых и цифроаналоговых преобразователен, датчиков эл.-магн, поля, темп-ры и т. д. При сравнении объемных и интегрально-оптич. модуляторов и дефлекторов оказывается, что потребляемая мощность, про-порц. объ╦му активной среды, у планариых на два-три порядка меньше, чем у объ╦мных.
Нелинейные оптические явления в оптич. микроволноводах возникают при больших значениях напряж╦нности олектрич. поля даже при сравнительно небольшой мощности возбуждения. Т. к. толщина полноводной пл╦нки очень мала (~Х)Т то плотность световой энергии в оптич. гяикроволноводе достигает 10Б≈106 Вт/см2 по всей длине взаимодействия даже от сравнительно маломощных газовых лазеров (~10-1≈10~2 Вт). В оптич, волноводах возможен фазовый синхронизм взаимодействующих мод также за сч╦т волновод н о и д и с-персии. В объ╦мной оптике необходимый для эфф. нелинейного взаимодействия фазовый синхронизм воли разл. частот достигается лишь за сч╦т двойного лучепреломления в кристаллах. В оптич. микроволноводах синхронизм может быть обеспечен для разных мод одной поляризации. Это позволяет использовать для нелинейных взаимодействий изотропные среды, обладающие большой нелинейной восприимчивостью. Кроме фазового синхронизма необходимым условием эфф. нелинейного преобразования в оптич. микроволноводах является достаточная величина интеграла перекрытия иолой взаимодействующих мод. Для нелинейных преобразований широко применяются титан-диффузные волноводы в пиобате лития, в к-рых наблюдались эфф. удвоение частоты, параметрнч. генерация, суммарные гармоники и т. д.
Широко используется в И. о. генерация второй гармоники (см. Взаимодействие световых волн] для перевода ИК-излученил гетеролазера в видимое излучение. Процесс генерации второй гармоники можно представить как связь двух волноводных мод равных частот ш и значений волновых векторов k^ с одной ил мод частоты 2ш и значением волнового вектора fo(1>. Условия синхронизма имеют вид:
или с учетом того,
2лп,
2 л п,
X
л
ш
153
