Соединитель одномодового волокнистого световода с трехмерным оптическим волноводом

 

Изобретение относится к интегральной и волоконной оптике, а точнее к соединениям оптических интегральных схем (ОИС) с волоконными световодами (ВС). Цель изобретения - повышение эффективности передачи мощности и расширение диапазона соединяемых одномодовых ВС и трехмерных оптических волноводов ОИС. Соединитель выполнен на основе двух анаморфотных градиентных линз, осуществляющих согласование гауссового оптического пучка одномодового ВС и эллиптического оптического пучка одномодового трехмерного оптического волновода с произвольной степенью эллиптичности, параметры которых задаются с помощью соотношений, приведенных в формуле изобретения. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s 6 02 В 6/30

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1526419 (21) 4670843/10 (22) 31.03.89 (46) 07,07.91. Бюл, М 25 (72) А.В.Шмалько и А.С.Полянцев (53) 681.7.068 (088.8) (56) Квантовая электроника, 1983, т.10, Ь 9, с. 1733 — 1763.

Авторское свидетельство СССР

N 1526419, 13.05.88. (54) СОЕДИ (ИТЕЛЬ ОДНОМОДОВОГО BGЛОКО(-(НОГО СВЕТОВОДА С ТРЕХМЕРНЫМ ОПТИЧЕСКИМ ВОЛНОВОДОМ (57) Изобретение относится к интегральной и волоконной оптике, а точнее к соединениям оптических интегральных схем (ОИС) с

Изобретение относится к интегральной оптике, а точнее к соединениям оптических интегральных схем (ОИС) с волоконными световодами (BC).

Целью изобретения является повышение эффективности передачи мощности и расширение диапазона параметров соединяемых ВС и оптических волноводов ОИС. На фиг. 1 показана конструкция соединителя ВС и ОИС; на фиг. 2 — соединитель, выполненный в виде разъема, поперечное сечение.

Соединитель состоит из ВС 1, направляющего капилляра 2, первой 3 и второй 4 градиентных линз (ГЛ), трехмерного оптического волновода (OB) 5. ОИС 6, выполненной на подложке 7, установочной призмы 8, направляющей втулки 14, корпуса 15 ОИС.

ВС 1 установлен в направляющий капилляр 2 и состыкован соосно в торец с первой ГЛ 3, которая установлена в направляющую втулку 9 OTBBTHOA части разъема,, Я2,, 1661707 А2 волоконными световодами (ВС). Цель изобретения — повышение эффективности передачи мощности и расширение диапазона соединяемых одномодовых ВС и трехмерных оптических волноводов ОИС. Соединитель выполнен на основе двух анаморфотных градиентных линз, осуществляющих согласование гауссового оптического пучка одномодового BC u эллиптического оптического пучка одномодового трехмерного оптического волновода с произвольной степенью эллиптичности, параметры которых задаются с помощью соотношений, приведенных в формуле изобретения. 2 ил. фиксированной в корпусе разъема 10 с мощью накидной гайки 11, ГЛ 4 установлена в направляющей втулке 14, которая впаяна в корпус разъема 10, а сам корпус жестко соединен с корпусом 15 ОИС. ГЛ 4 состыкована соссно в торец с ОВ 5 ОИС 6 с помощью установочной призмы 8.Для установки подложки 7 на ложементе 13, юстировки подложки 7 на ложементе 13 и юстировки ОВ 8 относительно ГЛ 4 используются cTGH08o÷Hûe спицы 12 (фиг.2), Соединитель работает следующим образом.

Оптическое согласование между оптическим световодом {ВС} и оптическим волноводом ОИС достигается за счет того, что длины градиентных линз L>, Lz, их радиусы кривизны R>; Rz u d — расстояние между

1661707

Р! =(hr t — 1) градиентными линзами определяются из

СоотНОШЕНИй г! О 1 пг> агт г Nr2 1 — Р4/иго аг (Nr !

2 =

L Sr2 1 — Wortht! 5Jr1 (и,! а,! )) — 8rctg Г (г

d = (1 1г(х/Ро)(- art("1;) tg(rt —,,— ) г!

ГДЕ Пг 1, Пг г — ПОКаэатЕЛИ ПРЕЛОМЛЕНИЯ градиентных линз; аг 1 аг 2 — РаДИУСЫ ГРаДИЕНтНЫХ линз;

Nã 1, Nã Z — ЧИСЛОВая аПЕртура ГрадИ ентных линз; г1 = 15 — 50 — увеличение первой ГЛ;

21чх — эффективная толщина оптическоГО Волновода;

2 — эффективная ширина оптического волновода;

2в,-диаметр пятна основной моды ВС.

Оптическое излучение распространяется по BC 1, выходит из него и попадает в ГЛ

2, распространяется по ней, меняя свою расходимость и радиус кривизны, Попадая на внутренний торец ГЛ 2, первоначально асимметричный гауссов пучок приобретает различную расходимость по осям Х и Y u становится астигматичным. После преломления на внутреннсм торце ГЛ 2 астигматичный эллиптический гауссов пучок теряет астигматизм, оставаясь эллиптическим.

После прохождения ГЛ 4 эллиптический гауссов пучок преобразуется в моду ОВ 5

ОИС. причем на торце 0В 5 его размеры по осям Х и У ссооввппааддааюют т с с ээффффеективными размерами основной моды оптического волно, вода, Формула изобретения .

Соединитель одномодового волоконного световода с трехмерным оптическим волноводом, включающий оптический согласующий элемент, выполненный в виде первой и второй соосно расположенных градиентных линз и установленный между одномодовым световодом и трехмерным волноводом, при этом первый имеет диаметр пятна основной моды 254, а последний- эффективную ширину 2Wy и толщину 2N/x основной, моды соответственно, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности передачи мощности и расширения диапазона параметров соединяемых световода и волновода, длина первой и второй градиентных линз L1 и з определяются из соотношений

Пг 1 аг 1 1

L1 — arCCOS— ! г 1 Г1

15 rtr 2 3r 2 Г хг 2 хххггхго аг t / гхг !

Nr ""g(r,г W7à N Г(» à )J

ГДЕ nr 1, Пг 2 — ПОКаэатЕЛИ ПРЕЛОМЛЕНИЯ градиентных линз на их оптической оси;

20 аг 1, аг г — РаДИУСЫ ГРаДИЕНтНЫХ линз;

Nr 1, Nr 2 числоваЯ апеРтУРа гРадиентных линз; г1= 15 — 50 — увеличение первой градиен25 тной линзы, при этом обращенные друг к другу внутренние торцы первой и второй градиентных линз выполнены в виде цилиндрических поверхностей, оси которых перпендикулярны друг

З0 другу и оси градиентных линз, имеют радиусы кривизны R1 at Rz, соответственно, определяемые из соотношений а4 1 — Ю1» а! ° / и!"!

Я, N7Ró:1 (Nrt ((ttrt аг! ) при этом W> < W«W<, а зазор между внутренними торцами градиентных линз d

tr=(!п. Wo) (-ф —, ) rg! „,,, ) 1661707

Составитель С.Пржевский

Техред М.Моргентал Корректор M.Äåì÷èê

Редактор Н.Яцола

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4598 Тираж .Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5