Интегрально-оптический управляемый направленный ответвитель со ступенчатым изменением фазы

 

ИНТЕГРАЛЬНО-ОПТИЧЕСКИЙ УПРАВЛЯЕМЫЙ НАПРАВЛЕННЫЙ ОТВЕТВИТЕЛЬ СО СТУПЕНЧАТЫМ ИЗМЕНЕНИЕМ ФАЗЫ, содержащий подложку из сегнетоэлектрического материала, в которой сформированы два связанных полосковых световода , и систему меташлических управляющих электродов, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения полосы частот, в подложке из сегнетоэлектричесКого материала образованы участки, расположенные вдоль области связи полосковых световодов и имеющие противоположную ориентацию оптической оси кристалла, а система металлических управляющих электродов выполнена из двух электродов в виде полосок, каждая из расположеф на вдоль области связи над соответ (Л ствующим световодом. СП :о 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 3(50 G 02 F 1 0.3-..

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Нкод

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 } 3454004/18-25 (22) 16.06.82 (46) 30. 11. 83. Бюл. Р 44 (72) Б. М. Машковцев и Ю. Н. Балодис (71) Ленинградский электротехнический институт связи им.проф.М.А.БончБруевича (53) 535,8(088. 8) (56) 1.Schmidt R,Kogelnik Н,ElectroopC(са11у ям11сйей соыр1ег 11Ь я1ерpela I) reversal usino Tidi f fused LiIIbg

wavequides,-"Appl.Phys. Lett",1976, ч. 28, 9 9, р, 503-506.

2. Cross R, Schmidt R. А 1 Gbit/s

Integrated Optical IIodulator.

"IEEE Jorn", 1979, v, Я В-15, М 12, р. 1415-1418. (54)(57) ИНТЕГРАЛЬНО-ОПТИЧЕСКИЙ УПРАВЛЯЕМЫЙ НАПРАВЛЕННЫЙ ОТВЕТВИТЕЛЬ

СО СТУПЕНЧАТЫМ ИЗМЕНЕНИЕМ ФАЭЫ содержащий подложку из сегнетоэлектрического материала, в которой сформированы два связанных полосковых световода, и систему металлических управляющих электродов, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения полосы частот, в подложке из сегнетоэлектрического материала образованы участки, расположенные вдоль области связи полосковых световодов и имеющие противоположную ориентацию оптической оси кристалла, а система металлических управляющих электродов выполнена из двух электродов в виде полосок, каждая из которых расположе.Я на вдоль области связи над соответствующим световодом.

1057918

Изобретение относится к оптоэлектронике, интегральной оптике и нолоконноптическим системам связи и может быть использовано как оптический тью связи полосковых снедонодон симметрично по отношению к светонодам, и двух управляющих электродов. Каждый управляющий электрод состоит из относительно широкой распределительной шины, расположенной достаточно далеко от снетонода, от которой с шагом, соответствующим периоду (шагу) заземленного электрода (меандра), н направлении светонода отходят трапецеидальной формы выступы, заканчивающиеся узкими прямоугольной формы полосками, расположенными над светонодом. Каждая такая полоска совместно с противолежащим ей участком заземленного электрода (меандра) образует секцию. Такая секциониронанная конструкция электродов обеспечивает при

45 ложение к соседним учаскам области связи полосковых снетонодон противоположно направленных электрических полей, обуславливающих ступенчатое знакопеременное рассогласование фаз н снетонодах (2) .

Недостатками зтого устройства являются низкое быстродействие и узкая полоса частот.

Цель изобретения — повышение быстродействия и расширение полосы частот интегрально-оптического ответни- 60 теля.

Поставленная цель достигается тем, что н интегрально-оптическом управляемом направленном ответнителе со ступенчатым изменением фазы, содер65 быстродейстнующий переключатель или оптический широкополосный амплитудный модулятор н оптоэлектронных и интегрально-оптических устройстнах и системах, н волоконнооптических системах связи.

Известны интегрально-оптические управляемые отнетвители со ступенчатым изменением фазы (1) .

Недостатками таких отнетнителей являются сложная конфигурация электродов,высокие паразитные емкость и 15 индуктивность и, следонательно, небольшое быстродействие, Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является интегрально- 2щ оптический управляемый направленный отнетнитель со ступенчатым изменением фазы, содержащий подложку из сегнетоэлектрического кристалла, н ко» торой сформированы дна связанных полосковых снетовода, и систему металлических управляющих электродов.

Система электродов этого устройства состоит из трех электродов сложной конфигурации: центрального заземляемого электрода, имеющего форму меандра и располагающегося над обласжащем подложку из сегнетоэлектричес кого материала, в которой сформированы дна связанных полосковых светонода, и систему металлических управляющих электродов, в подложке иэ сегнетоэлектряческого кристалла образованы участ:ки, расположенные вдоль области связи упомянутых полосковых снетоводов, имеющие противоположную ориентацию оптической оси кристалла, а система металлических управляющих электродов выполнена иэ двух электродов н виде полосок, каждая из которых расположена вдоль области связи над соответствующим световодом.

Для подведения управляющего напряжения у электродов имеются контактные площадки, ранноудаленные от концон электродов.

На чертеже представлено схематическое изображение интегрально-опти» ческого упранляемого направленного отнетвителя со ступенчатым изменением фазы.

Интегрально-отпический управляемый направленный ответвитель состоит из подложки 1 из Li Та О с парой связанных полосковых световодов 2 и 3 на поверхности которой имеются два управляющих электрода 4, 5 с контактными площадками б и 7 для подве» дения напряжения. В области связи полосковых световодов 2 и 3 между электродами 4 и 5 имеются участки (180 -ных макродомейов) 8 с противоположно ориентированными оптическими осями.

Устройство работает следующим образом.

Приложение к управляющим электродам 4 и 5 управляющего напряжения в результате электрооптического эффекта вызывает изменения показателя преломления подложки ь и причем знаки изменения показателя преломления в соседних участках 8 протиноположные °

Это и обусловливает ступенчатое энакопеременное рассогласование фаз н об ласти связи полосковых световодов 2.

В рассматриваемом частном случае длина области связи (полосковых светонодов направленного ответвителя выбрана равной 6 Ь где,о — так называемая длина связи, т.е. длина участка области связи двух совершенно идентичных световодов, на которой происходит полная перекачка энергии света из одного световода в другой.

L =2i Ik, где k — ксэффициент связи светонодон.

В идеальном случае, когда связанные снетоноды совершенно идентичны и строго выполнено условие L= G(о нся энергия монохроматического света, введенного, например, в световод 2

1057918

Составитель Н. Назарова

Редактор Е. Лушникова ТехредЕ.Гергель

КорректорИ. Шароши.

Заказ 9459/50 Тираж 511

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб;, д. 4/5

Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,4 слева, будет сконцентрирована на выходе того же световода. Если прило жить к электродам разность потенциалов Ч, определяемую длиной волны: света и величинами L и k, то благода ря электрооптическим свойствам материала подложки индуцируется рассоглсование фаз свяэаных световодов,обеспечивающее перекачку всей введенной энергии света в световод 3. Так как в реальных условиях изготовления

paseacrpoL.GL точно выполнено быть не может, то при Ч = 0 энергия света, введенного в световод 2 на выходах световодов окажется расспределенной между световодами 2 и 3. Однако, всегда эмпирически можно подобрать напряжение подстройки Vi, приводящее к концентрации всей введенной в световод 2 энергии света на выходе этого же световода, и некоторое другое напряжение Ч, приводящее к концентрации всей введенной в световод 2 энергии света на выходе световода 3.

Тогда, например, операция переключения светового потока, введенного в световоды 2 и 3, заключается в изменении напряжения, приложенного к управляющим электродам 4 и 5 интеграль-. но-оптического направленного ответвителя со ступенчатым изменением фазы, с величины Ч на величину Ч1 . Для света с другой длиной волны значения напряжений Ч и Ч, обеспечивающих предельные состояния переключателя, будут соответственно другими.

3а базовый обект принят переключатель (2), у которого ступенчатое знакопеременное рассогласование фаз в области связи полосковых световодов обеспечивается сложной секционированной конфигурацией управляющих электродов,создающих противоположно>

5 направленные -электрические поля на.. соседних участках области связи полосковых световодов.

В то же время предлагаемый управляеьнй направленный ответвитель

39 имеет всего два простых управляющих электрода, создающих в области связи полосковых световодов однонаправленное электрическое поле, а ступен» чатое знакопеременное рассогласова- . ние фаз в указанной области обеспечи вается 180 -ными макродоменами в сегнетоэлектрическом материале под» ложки, представляющими собой участки с противоположным направлением оптической оси. Такое конструктивное

2О решение позволяет изготовить переклю чатель с меньшими паразитными индуктивностью, емкостью и сопротивлением, что обеспечивает соответственно более высокое быстродействие и более широ25 кую (при оптимизации формы и разме« ров электродов - до 2 кГц, согласно приближенной оценке) полосу частот.

1 роме того, его дополнительным важным преимуществом является более

30 высокая надежность, меньшая интенсивность отказов, обеспечиваемые простой конфигурацией, меньшим числом . электродов и меньшим числов контактов внешней управлягт ей

35 цепи к электродам управляемого ,направленного ответвителя.