4.3.2. Решеточные элементы связи

Устройство призменного элемента связи противоречит важнейшей концепции интегральной оптики, согласно которой все элементы должны быть тонкопленочными. Планарным и более технологичным является так называемый решетчатый элемент связи, представляющий собой серию близко расположенных штрихов (гофров) на поверхности волноводного слоя (рис. 4.4, б). Расстояние между штрихами на таком гофрированном участке d должно быть порядка длины волны света, вводимого в световедущий слой. Из геометрических соображений следует, что при угле падения светового пучка θ0 (к нормали поверхности) разность фазы, соответствующая соседним штрихам, равна kλdsin θ0. Волноводная мода возбуждается в том случае, если эта разность фаз кратна 2π:

(4.19)

или

, (4.20)

где т = 0, ±1, ±2, ... . Таким образом, этот элемент связи можно применять для передачи энергии вполне определенной волноводной моде, варьируя угол падения пучка. Длина гофрированного участка в направлении распространения волноводной моды должна быть примерно такой же, как ширина оптического пучка, причем правые края пучка и решетки должны совпадать.

Эффективность ввода излучения в волновод с использованием решеточного элемента связи обычно составляет 10—30%, хотя теоретический предел должен быть близким к 100%. Решеточные элементы являются составной частью волноводной структуры, и проблемы оптического и механического контактов исчезают. Для их изготовления не требуются материалы с большим по сравнению с волноводом показателем преломления света. Это существенно, в частности, для волноводных структур на основе полупроводников, показатель преломления для которых обычно находится в пределах 2,4—3,4, т. е. достаточно велик.

Для создания четких близко расположенных штрихов их либо наносят на поверхность волновода, либо вытравливают в самом волноводе. И в том, и в другом случае применяют известные методы фотолитографии.

Очевидно, что решеточный элемент связи, подобно призменному, можно использовать и для вывода световой энергии из волноводного слоя; при этом различным модам, разумеется, соответствуют разные углы выходящего пучка.

Введение в оптоэлектронику


*****

© 2009-2017 Банк лекций siblec.ru
Лекции для преподавателей и студентов. Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.