Главная Обратная связь

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Интегрально-оптические фокусирующие элементы



В интегральной оптике находят применение интегрально-оптические фокусирующие элементы: линзы Люнеберга, геофизические линзы и линзы типа дифракционных решеток.

Линза Люнеберга (рис. 4.9) представляет собой подложку с показателем преломления п4, на которую нанесены два волноводных слоя с показателями преломления п2 и п3. Верхний волноводный слой имеет круговую симметрию и переменную толщину, за счет чего меняется коэффициент γ.

Геодезическая линза (рис. 4.10) представляет собой углубление (или возвышение) сферической формы в подложке, выполненное оптическим шлифованием и полированием. Волновод в подложке (на рис. 4.10 заштрихован) создается после изготовления требуемого рельефа.

В основе работы линзы лежит принцип Ферма, в соответствии с которым луч света всегда распространяется в пространстве между двумя точками по тому пути, вдоль которого время его прохождения наименьшее. Кратчайший по времени оптический путь для луча, вошедшего в линзу, проходит по геодезической линии искривленной поверхности, образующей линзу. Длина пути в центральной части линзы больше, чем на ее краях. Так как показатель преломления п волноводного слоя постоянен по всей длине, то оптическая длина путей пl, проходимых разными лучами, будет различной, В результате волновой фронт за линзой (штрихи на рисунке) искривляется, отчего все лучи, являющиеся нормалями к поверхности волнового фронта, отклоняются линзой и фокусируются в точке F.

На рис. 4.11 показана волноводная линза Френеля. Она состоит из подложки с показателем преломления п4, волновода с показателем преломления п3 и отрезков пленки с показателем преломления п2. Фокусирующие свойства такой линзы определяются процессами дифракции.

 

 

Интегрально-оптические модуляторы

 

Для введения в световую волну информации в интегральной оптике применяются оптические модуляторы, которые изменяют интенсивность (амплитуду), фазу, состояние поляризации или частоту световых колебаний. Для модуляции световой волны можно использовать акусто- электро- или магнитооптический эффект.

 

Акустооптический модулятор

На рис. 4.12 представлена схема волноводного акустооптического модулятора. Стеклянная пленка 1нанесена на кварцевую подложку 3. Показатель преломления пленки больше, чем показатель преломления подложки. Встречно-штыревые электроды 2, нанесенные на подложку, создают в ней акустическую волну, распространяющуюся вдоль вертикальной оси и проходящую через область подложки с нанесенной пленкой.



Световая волна 4через решеточный элемент связи вводится в волновод под углом θ к акустическому волновому фронту и дифрагирует на периодических неоднородностях (с изменением показателя преломления), наведенных акустической волной в волноводе и в подложке. В результате образуется дифрагированная волна 5. Отклоненный и неотклоненный световой пучок выводится из пленки с помощью второго решеточного элемента. Описанное устройство можно использовать не только как модулятор, но и как дефлектор, отклоняющий лазерный пучок.

 

Электрооптический модулятор

На рис. 4.13 приведена схема электрооптического модулятора решеточного типа. Свет лазера вводится в пленочный волновод слева с помощью призменного элемента связи 2 и выводится справа с помощью другого призменного элемента 5. На поверхность электрооптической волноводной пленки нанесена встречно-штыревая система электродов 3, к которой приложено напряжение.

Приложенное напряжение создает в волноводе периодическое поле, которое формирует решетку из областей с показателем преломления, отличающимся от показателя преломления волноводной пленки. Вследствие дифракции на этой решетке энергия плоского колебания 4 частично преобразуется в энергию колебания 6 с иным направлением распространения. Таким образом, в данном устройстве за счет пространственного разделения волн осуществляется амплитудная модуляция.

На электрооптическом эффекте основан принцип полупроводникового модулятора. Линейный электрооптический эффект в р-п-переходах возникает в связи с тем, что при обратных напряжениях, приложенных к переходу, в области объемного заряда изменяется концентрация свободных носителей. Изменение концентрации ведет к модуляции диэлектрической проницаемости, а, следовательно, и показателя преломления п. При использовании таких полупроводников, как GaAs, GaP, управляющее напряжение должно составлять единицы - десятки вольт.



Для создания модуляторов можно использовать различные эффекты, вызывающие изменение коэффициента поглощения света в полупроводниках, в частности эффект Келдыша - Франца, заключающийся в сдвиге края полосы поглощения при создании в полупроводнике сильного электрического поля.

 

Магнитооптический модулятор

Схема магнитооптического модулятора изображена на рис. 4.14.

При прохождении по электроду 1 тока возникает магнитное поле, периодически изменяющееся в направлении распространения волн. Энергия падающей плоской волны 4, поляризованной в горизонтальной плоскости, в волноводе 3 преобразуется в энергию волны 2, поляризованной в вертикальной плоскости.

 

 


Эта страница нарушает авторские права

allrefrs.ru - 2019 год. Все права принадлежат их авторам!