Устройство ввода-вывода излучения в тонкопленочный волновод

 

Изобретение относится к волноводной оптике и позволяет увеличить эффективность ввода-вьшода излучения в тонкопленочный волновод со стороны прилегающей среды с меньшим, чем у подложки, показателем преломления. На подложке 1 размещен волноводный слой 2 с синусоидальными гофрами 4,5 на границах раздела с подложкой 2 и прилегающей средой 3 соответственно.Волноводная мода, возбужденная в слое 2, испытьгеает дифракцию на гофрах 4,5с параллельными штрихами. Гофр. 5 сдвинут в устройстве I ввода в направлении распространения волноводной моды, а в устройстве II вьшода - в противоположном направлении. Приведено соотношение, связывающее амплитуды гофров 4,5. 1 ил. i сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1406553 А 1 (51)4 G 02 В 6 10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

4СЕр,, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /,,"

К ABTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ ,е (21) 4165246/24-10 (22) 10. 11.86 (46) 30.06.88, Бюл. N - 24 (71) Московский физико-технический институт и Институт общей физики

АН СССР (72) И.А.Авруцкий, А. С.Свахин и А.В.Сычугов (53) 621.373 (088.8) (56) Зинко А.А. и др. Квантовая электроника, 1974, Ф 7, с, 1519.

К.С.Chang, Т.Tamir. Appl Optics, v. 19, Р 2, 1980, р. 282. (54) УСТРОЙСТВО ВВОДА-ВЫВОДА ИЗЛУЧЕНИЯ В ТОНКОПЛЕНОЧНЫЙ ВОЛНОВОД (57) Изобретение относится к волноводной оптике и позволяет увеличить эффективность ввода-вывода излучения в тонкопленочный волновод со стороны прилегающей среды с меньшим, чем у подложки, показателем преломления. На подложке 1 размещен волноводный слой

2 с синусоидальными гофрами 4,5 на границах раздела с подложкой 2 и прилегающей средой 3 соответственно.Волноводная мода, возбужденная в слое

2, испытывает дифракцию на гофрах

4, 5 с параллельными штрихами. Гофр

5 сдвинут в устройстве I ввода в направлении распространения волноводной моды, а в устройстве II вывода— в противоположном направлении. Приведено соотношение, связывающее амплитуды гофров 4,5. 1 ил.

1406553 при создании интегрально-Оптических устройств.

Целью изобретения является увеличение эффективности ввода-,вывода излучения в тонкопленочный волновод со стороны прилегающей среды с меньшим, чем у подложки, показателем преломления.

На чертеже показана схема устройства ввода-вывода излучения.

Устройство I ввода и II вывода излучения содержит подложку 1, волно- 15 водный слой 2, прилегающую среду 3, гофр 4 на границе раздела волновод, ный слой — подложка, гофр 5 на гра, нице раздела волноводный слой — при-!

,легающая среда, источник 6 и приемник 20

7 излучения.

Устройство ввода-вывода излучения

: в тонкопленочный волновод работает следующим образом.

Излучение источника (гелий-неоно- 25 вый лазер),, дифрагируя на гофрах 4,5 (показаны на чертеже слева), возбуждает в волноводном слое 2 одну вол новодную моду, которая, распространяясь по волноводу, испытывает дифракцию на обеих дифракционных решетках

;(гофрах) 4,5. Соотношение амплитуд гофров 4,5 и их относительный сдвиг таковы, что интенсивность волн, излучающихся в подложку 1 и обусловлен ных каждой решеткой 4,5 в отдельнос-. ти, одинаковы, а их фазы отличаются на 180 . Когерентное сложение этих волн приводит к интерференциальному гашению излучения в подложку 1,т.е. 4р к однонаправленному выводу (вводу) излучения со стороны прилегающей среды 3.

Пример . Подложка из CaFq (n 1 = 1 2433) > ВОлнОВОДный слОЙ из 45

8i0 2 (п о = 1,46), прилегающая среда воздух (n = 1) . Средняя толщина волноводного слоя (между средними уровнями рельефа) h = 0,829 мкм, период гофров 3- =: 0,741 мкм, и* = 1,4411, амплитуды гофров 6„= 0,157 мкм, b2 = 0,025 мкм, d = 0,185 мкм. Угол вывода при этом В = 0,627 рад. Излучение с длиной волны Л = 0,633 мкм выводится только в воздух и излуча55 тельные потери при этом составляют а = 1 04 см 1, номер моды m = О.

ВНИИПИ Заказ 3191/43 Т

Произв.-полигр. пр-тие, г. У.

Ф \

mn -Р

d =Л вЂ” —-2Г

Ко

g2sinx

gфLO ираж 533 Подписное кгород, ул . Проектная, 4

Изобретение относится к волноводной оптике и может быть использовано

Формула из об р ет ения

Устройство ввода-вывода излучения в тонкопленочный волновод, содержащее подложку, на которой расположен волноводный слой с синусоидальным гофром на границе раздела с подложкой, отличающееся тем, что, с целью увеличения эффективности ввода-вывода излучения в тонкопленочный волновод со стороны прилегающей среды с меньшим, чем у подложки, показателем преломления, волноводный слой выполнен с вторым синусоидальным гофром на границе раздела с прилегающей средой, штрихи которого параллельны штрихам первого гофра, периоды их одинаковы, а амплитуды гофров 4„ и 6 связаны соотношением

П2- 2

1 Я Иа п2 п2 причем второй гофр сдвинут в направлении распространения волноводной моды в устройстве вывода и в противоположном направлении в устройстве ввода на расстояние d: где п,,п,n2 — показатели преломления подложки, волноводного слоя и прилегающей среды соответственно2 эффективный показатель преломления волновода, длина волны излучения, период гофров, Я =

= Л (п*-n sin 6); угол ввода-вывода, средняя толщина волноводного слоя, 27

g ° n

Л номер моды, m = О, 1, 2

9 9

arcsin л