IT8224258A1 - Dispositivo elettroottico ad onde propagantisi - Google Patents

Description

DOCUMENTAZIONE

RILEGATA "DISPOSITIVO ELETTRO?TTIC 0 AD ONDE PROPAGAT ISI ",

WESTERN ELECTRIC COMPANY, INCOHPORATED, a

New York, N.Y. (U.S.A.)

Inventore designato: Rodney Clifford ALFERNESS.

oso? o_o_o_o-o

Depositata il ^ .19Bi al No? 24 25 8 A/82 os=os=os.o=o=o

RIASSUNTO

Un adattamento di velocit? simulato fra un'onda ottica propagantesi ed un'onda modulatrice elettrica propsugante si ? ottenuto in un dispositivo elettroottico ad onda propagantesi, a disadattamento di velocit?, come ad esempio un modulatore (come ? illustrato in figura 2), sfasatore o convertitore di modo introducendo, in corrispondenza di intervalli longitudinalmente distanziati l^-l^ lungo il percorse d'onda (23, 24, 25) del segnale elettrico, mezzi per produrre uno sfasamento di 180? nell'effetto del segnale modulatore sul parametro elettroottico operativo della guida

o guide d'onda ottiche (20, 21). Questa tecnica viene impiegata per minimizzare l'effetto di propagazione a causa del disadattamente della velocit?,

??-?-?-???

DESCRIZIONE

La presente domanda riguarda dispositivi elettroottici ad onde propagamiisi.

Hei brevetti statunitensi un. 4.005.927, e 4?251?130 sono illustrati circuiti di colando a porta del tipo ad adattamento di velocit? (VMG-). In questi dispositivi, il comando viene prodotto tramite un segnale modulatore elettrico propagantesi ;il quale si propaga in sincronismo con un segnale ottico.

Un problema generale con questi circuiti di coman-4o o porte e con i modulatori elettroottici in generale ? costituito dal fatto che gli indici di rifrazione del materiale di substrato in cui la porta ? formata sono molto diversi alle due frequenze di interesse, cio? le frequenze del segnale elettrico e del segnale ottico. Di conseguenza il percorso d'onda elettrico deve essere specificatamente progettato al fine d? soddisfare il requisito di adattamento ielle velocit?, e, nel grado in cui le velocit? dei due segnali non sono accuratamente adattate, l'efficienza di commutazione o modulazione degenera in nodo significativo. Questo imperfetto adattamento delle velocit? viene chiamato ?walk-off ".

Lo scopo primario della presente invenzione ? quello di eliminare la limitazione del disadattamento delle velocit? o walk-off senza accrescere o complicare significativamente la struttura dell'elettrodo?

Hella presente invenzione come qui rivendicata, l'effetto del disadattamento delle velocit? viene miniAizzato in dispositivi elettroottici a onde propagantisi producendo, ad intervalli longitudinalmente distanziati, uno sfasamento di 180? (ossia inversione di polarit?), nell'effetto die il segnale modulatore ha sul parametro operati -VD -di questi dispositivi. In tal modo, in un modulatore ad onda propagantesi comprendente una coppia di guide d'onda accoppiate, in cui 1'efficienza di accoppiamento ? controllata modulando la differenza,? /? , nelle costanti di propagazione delle due guide d'onda, l'effetto del disadattamen-.delle .velocit? o walk-off ? eliminato producendo una inversione nel segno diA/5 ad intervalli specificati lungo ~le guide d'?nda accoppiate. In uno sfasatore, in cui la fase relativa dei modi TE e TU ? controllata modulando la differenza nelle costanti di propagazione di questi due modi, un*?nversione del segno di questa differenza viene similmente effettuata in corrispondenza di intervalli distanziati longitudinalmente specificati.

L'effetto del disadattamento di velocit? in un convertitore del modo TE TU ? minimizzato inducendo una inversione di fase nel segno del coefficiente di accoppiamento TE TU indotto elettrootticamente che ? il parametro modulato elettrootticamente operativo per questo dispositivo.

Saranno ora descritte a titolo esemplificativo alcune forme di realizzazione dell'invenzione facendo riferimento ai disegni acclusi nei quali:

?? 1i0

| la ffigura 1 rappresenta unna " "porta" a onde propaganti si adattata nella velocit? nota;

la figura 2 rappresenta un modulatore seconde 1 ?invenzione;

la figura 3 rappresenta le vari azioni 1??/3 come viste da fotoni entranti nel modulatore per due fasi diverse del segnale di modulazione;

la figura A rappresenta variazioni dell?ampiezza del segnale modulante in funzione del tempo;

le figure 5 e 6 illustrano le direzioni del ~caapo elettrico in due intervalli adiacenti lungo il modulatore;

le figure 7 e 8 rappresentano le variazioni ? ?? in funzione della distanza per fotoni entranti in corrispondenza di tempi diversi;

la figura 9 rappresenta uno sfasatore o spostatone di fase secondo l'invenzione;

. -' la figura 10 rappresenta un convertitore di modo secondo l'invenzione;

la figura 11 rappresenta la risposta di ampiezza-frequenza di dispositivi aventi numeri di sezioni diverse; e

la figura 12 rappresenta una configurazione di elettrodo alternativa.

Modulatori

Il funzionamento sia del modulatore adattate in ?eiecita noto di figura X che del modulatore di figura 2 ? "basato sul controllo dell*efficienza di trasferimento fra una coppia di percorsi d'onda accoppiati. Per scopi di spiegazione ed illustrazione, sar? fatto riferimento a segnali elettrici ed ottici, ed a percorsi d'onda elettrici ed ottici. Tuttavia si deve tener presente che i principi dell'invenzione possono pure essere applicati a qualsiasi tipo di percorsi d'onda interagenti includenti, ad esempio, raggi --di elettroni, solitoni, fononi, eccetera. In aggiunta, tale -interazione pub verificarsi a qualsiasi frequenza, lenendo presente queste circostanze, viene ora fatto riferimento alla figura 1, la quale illustra un VMCr noto del tipo descritto nel eummenzionato brevetto statunitense n. 4.251.130. la porta comprende un accoppiatore ottico direzionale includente una coppia di guide d'onda dielettriche essenzialmente identiche 11 e 12 annegate in un substrato elettroottico 13 di indice di rifrazione pi?.basso. Le guide sono accoppiate entro un intervallo 1, e il coefficiente di accoppiamento per lunghezza unitaria, k, e l'intervallo di accoppiamento 1 sono correlati dalla relazione:

kL ?= tr/2 (1) Mezzi modulatori per far variare l'efficienza di trasferimento tra le guide comprendono una coppia di elettrodi 14 e 15 che sono disposti direttamente sulle guide

....

d'onda ottiche 11 e 12 rispettivamente. Gli elettrodi forcano una linea d? trasmissione elettrica che ? terminata in corrispondenza della sua estremit? di uscita da un resistere 16 il cui valore ? uguale all'impedenza caratteristica della linea ed ? eccitato in corrispondenza della sua estremit? d'ingresso mediante una sorgente 17 di segnali?

In assenza di un segnale elettrico modulante dalla sorgente 17 y le costanti di propagazione e ^2 delle due guide d'onda 11 e 12 sono uguali. Di conseguenza, -un segnale ottico P^f applicato ad un?estremit? della guida -il, ? completamente accoppiato alla guida 12? Se, tuttavia, un campo elettrico viene applicato fra gli elettrodi, allora le costanti di propagazione i S g sono perturbate localmente a causa dell'effetto elettroottico. Perci?, in corrispondenza d? un qualsiasi punto x lungo l'accoppiatore, la costante di propagazione varia come una funzione del tempo t. Supponendo d? avere un segnale elettrico sinusoidale dI?i perioto T, la differenza nelle costanti di faseA/3 ? data das

?? = -B2 - 4?~ (sin

? ? - t) > (2) ? vrf

in cult

1 ? ? la lunghezza d'onda nello spazio l?bero del o

segnale ottico;

? ** ? la velocit? d? fase del segnale elettrico rf

?? ?= ? la variazione indice massima introdotta in ciascuna delle guide dal campo elettrico?

La perturbazione rappresentata dall' equazione (2) si propaga lungo i percorsi d 'onda ottici assieme al -segnale ottico. Nell'accoppiatore adattato in velocit?, la _pexturbazione ed il segnale ottico si propagano con la medesima velocit?. Quindi, la luce entrante nel sistema in cor--rispondenza di un qualsiasi istante particolare vede ovunque ~la medesima differenza delle costanti di propagazione. In particolare, la luce entrante in corrispondenza di un momento in cui la tensione di^modulazione ? zero, vede ua ? |3 il quale ? e rimane . zero, -determinando un trasferimento com-? piste -dell ' energia fra percorsi d ' onda. In corrispondenza -?i tutti gli altri istanti ? ? ha un certo valore finito, in modo tale che Sri ? un trasferimento meno che completo della luce incidente.

Se, d 'altro canto, le onde elettriche ottiche non sono sincronizzate, allora fotoni entranti nello accoppiatore vedono un ? fi costantemente variabile. Tuttavia, tramite la progettazione appropriata dell'accoppiatore, questo effetto pu? essere utilizzato per produrre un accoppiatore a ?/? alte man tesi del tipo descritto in un articolo di H. Xogelnik e R.Y. Schmidt intitolato "Switched Directional Couplers with ?lteraatingA/i'', pubblicato nell' edizione del luglio 1976 del IEEE Journal of Quantum Electronics

Tei? QB-12, No. 7, pagg. 396-401. In tutti i casi, devono essere stabilite condizioni in cui l1efficienza di accoppiamento ? controllata in funzione del tempo?

ZI modulatore di figura 2 fornisce un mezzo per controllare il trasferimento di potenza di segnale fra gui? --de accoppiate in un dispositivo ad onde propagantisi disa^-Cattato in velocit? sagomando il percorso d'onda del segnale elettrico in maniera da introdurre 11equivalente di una inversione di fase di 180? in ? fi>in corrispondenza di intervalli distanziati appropriati lungo il percorso d'onda del se-??aale modulante. L'effetto di ci? ? quello di negare gli ef-? fotti del disadattamento di velocit? fra le onde ottica e modulante a causa del disadattamento di velocit?. In altre parole, le inversioni di fase simulano un adattamento di - velocit? nel grado in cui il ?fi , bench? non sia costante entro l'intervallo di accoppiamento, almeno non varia di segno per quei fotoni entranti nel sistema con una fase particolare del segnale modulante. Di conseguenza, Ti ? un contribu?9 costruttivo da. ciascun intervallo per segnali fasati in maniera appropriata, invece che un effetto di annullamento che in caso contrario avrebbe luogo a causa del disadatta^ mento delle velocit? o valle-off.

In figura 2 a cui ? fatto ora riferimento, le inversioni di fase precedentemente descritte sono prodotte da una disposizione di elettrodi particolari. Come nella tecnica nota, le guide d'onda accoppiate 20 ? 21 sono una coppia di regioni di guida d'onda ottiche sostanzialmente identiche y parallele, annegate in un substrato 22 avente indice di rifrazione pi?.basso? Sovrapposti sul substrato e sulle guide d'onda ottiche vi sono tre elettrodi conduttori "23? 24 e 25 che si estendono in nodo coestensivo lungo l'intervallo 1 dei percorsi d'onda ottici, in cui l'intervallo li ? l'intervallo di accoppiamento,come definito dall'equazione (1) .

In questo modulatore, gli elettrodi ^comprendono u n elettrodo a meandri interno 23 e due elettrodi a diti e--Bterni 24 e 25 i quali, assieme, formano una linea di trasmissione a striscia complanare.

L'elettrodo interno si estende in modo sinuoso, cosi da estendersi alternativamente su ciascuno dei percorsi d'onda ottici 20 e 21, in cui le transizioni laterali si verificano ad intervalli longitudinali uniformemente distanziati chiamati lunghezza di coerenza, fom iti da

-1

rf (3)

2n 1

rf

in cui ??

? una lunghezza d'onda nello spazio libero elettrica specificata;

nr? e sono, rispettivamente, l'indice di rivirazione effettive e la velocit? di propagazione a detta lunghezza d?onda; e

V# ? la velocit? di propagazione del segnale ottico*

Gli elettrodi a diti esterni 24 e 25 sono posizionati lungo l'intervallo di accoppiamento in modo tale che diti degli elettrodi rispettivi si estendono sa quelle porzioni dei percorsi d?onda ottici non coperti dall?elettrodo interne. Ad esempio, lungo il primo intervallo l'elettrodo interne 23 si estende sul percorso d'onda 21. Perci?, il dito 24?1 dell'elettrodo 24 si estende sulla porzione coestensiva dell'altro percorso d'onda 20. Lungo il secondo intervallo l'elettrodo intem o23 si estende sul perc?rso d'onda 20 ed il dito 25-1 dell'elettrodo 25 si estende sulla porzione corrispondente del percorso d'onda 21.

Al fine di confinare il campo elettrico alla re^? glene dei percorsi d'onda ottici, le spazio d^ fra l'elet -trodo interno 23 ed il dito adiacente ? molto minore dello spazio d^, fra l'elettrodo interno 23 e la porzione coesten-

I

siva dell'altro elettrodo, le transizioni stesse sono rese

!

quanto pi? brusche possibili. Si deve pure notare che la dimensione d^ in un tipico modulatore ottico ? solo di-ponchi micron, il che ? di ordini di girandezza minore della lunghezza d'onda del segnale elettrico modulante. Le ondulazioni degli elettrodi costituiscono COB? una perturbazione insignificante lungo il percorso di propagazione del 8egnale modulante.

Come sar? spiegato pi? dettagliatamente in seguito, la lunghezza ? ^ del primo ed ultimo intervalli elettrodici pu? avere qualsiasi valore inferiore a Z , come ? ferulto dall'equazione (3)? Gli intervalli rimanenti ?^?., d'altro canto, sono tutti uguali a Per scopi di spiegazione, tuttavia, ai supporr? che tutti gli intervalli siano uguali a ? ?

ia linea di trasmissione formata dagli elettrodi ? eccitata sulla sua estremit? d'ingresso da una sorgente di segnale 30 ed & terminata sulla sua estremit? di uscita da un'impedenza 311 32 uguale alla sua impedenza caratteristica

Come ? stato spiegato precedentemente, in assenza di un segnale modulante dalla sorgente di segnale 30, le costanti di propagazione ? e delle guide d1onda ottiche 20 e 21, rispettivamente sono uguali e costanti attraverso l'intero intervallo di accoppiamento L. Perci?, un segnale ottico P^ applicato in corrispondenza di un'estremit? della guida d?onda 20 ? completamente trasferito alla seconda guida d'onda 21, e fuoriesce sotto forma di un segnale ?^, in corrispondenza dell'altra estremit? di essa, in cui P^*= Se, tuttavia, gli elettrodi sono eccitati, allora 11 campo elettrico risultante propagantesi lungo gli elettrodi perturba localmente la costante di propagazione fi, eli' a causa dell?effetto elettroottico? Perci? in co.rrispondenza di ogni punto lungo l?accoppiatore, le costanti di propagazione delle due guide d?onda ottiche variano in funzione del tempo. Pi? specificatamente, poich? i campi elettrici nelle due guide d?onda sono diretti in sensi opposti, le due costanti li propagazione sono influenzate in modo diverso? Tipicamente Una costante viene aumentata mentre l?altra viene ridotta rispetto ai loro valori di campo zero.

Conseguentemente, il trasferimento di potenza complessivo fra le due guide d?onda che varia in funzione dell'integrale della differenza delle costanti di faseA/Je - ? ? modulato dal segnale elettrico?

Come ? stato spiegato precedentemente,nella porta a velocit? adattata, ??? /? visto da fotoni entranti nella guida d'onda di ingresso rimane costante entro l'intero intervallo di accoppiamento in quanto l'onda ottica e l?ondamodulante si propagano in sincronismo. Nel caso di un disadattamento di velocit?, le due onde non si propagano in sincronismo, producendo cos? l'effetto di disadattamento o walk-off. Nel caso considerato, per il quale l'onda ottica si propaga con una velocit? maggiore di quella del segnale elettrico, fotoni entranti in corrispondenza di un qualsiasi istante tendono ad associarsi con l'onda elettrica propagantesi. Di con seguenza, in assenza di una qualsiasi disposizione di compensazione, le variazioni del campo elettrico e le variazioni

?

?l A ? indotte viste dai fotoni in funzione della distanza .lungo l'accoppiatore, variano nel modo illustrato dalle curve 40 e 41 di figura 3. La particolare variazione diA/3rappresentata dalla curva 40 ? relativa a fotoni entranti in corrispondenza dell'istante in cui il segnale modulante ha ampiezza zero, come ? rappresentato dalla curva 50 in figura 4? Poich? il segnale ottico si propaga pi?.rapidamente -del segnale elettrico, questi fotoni si associano con por--sioni del segnale modulante precedentemente applicato rappresentato dalla porzione -t della curva 50. In particolare, -in un intervallo 2^ , i fotoni vedono un ciclo di tensione o

modulante completo, e le corrispondenti variazioni di??, in cui Z o ? come indicato dall'equazione (3)? Si noter? che per un segnale modulante sinusoidale, ? ?.varia di segno entro questo periodo spaziale.

Una variazione di Ansimile si verifica per fotoni incidenti in corrispondenza di altri momenti durante il' ciclo del segnale modulante come ? indicato dalla curva 41 di figura 3? Ci? ? equivalente ad uno sfasamento nel segnale modulante che ? rappresentato dalla curva 51 nella figura 4

Entrambe le curve 40 e 41 di figura 3 illustrano l'effetto del disadattamento su ? fi ? Poich? il rendimento complessivo ? una funzione dell'integrale di A ? entro l'intervallo di accoppiamento, risulta evidente che lo | x<?ooy effetto complessivo di un ? ? alte mantesi h quello di minimizzare il valore integrato di ? ? e quindi la resa, il rendimento complessivo -vj essendo definito come il rapporto fra la potenza di usc JiLtI a e la potenza di ingresso , ai su rato -lungo il medesimo percorso d?onda. Facendo riferimento alla figura 2 si ha:

'? = -?2 ? (*)

Un aumento di sv j richiede che l?integrale di Af? _ Abbia ..nd -essere, massimizzato. Ci? viene attuato invertendo .l?effetto del campo elettrico su ? ? ? In altre parole ogni-. qualvolta si verifica una variazione del segno di

? ? , come visto da un fotone entrato nel sistema in corri-? spondenza di -un -intuite predeterminato , gli elettrodi vengono riassegnati in modo da mantenere la medesima direzione del campo elettrico nel materiale elettroottico, mantenendo cos? la medesima polarit? di ?? . Ci? ? illustrato nelle figure 5 e 6 che rappresentano sezioni trasversali dell'accoppiatore lungo una coppia di intervalli adiacenti. Ad eeempio, la figura 5 rappresenta gli elettrodi e la distribuzione del campo elettrico come si presenterebbe lungo il primo intervallo in cui l 'elettrodo interno 23 ? positivo rispetto agli elettrodi a diti 24 e 23? Il campo si estende principalmente dall?elettrodo 23 verso il basso attraverso la guida d'onda ottica 21 e quindi verso l'alto attraverse la guida d'onda 20 all'elettrodo 24. Nell'intervallo successivo ^29 ^ase del campo elettrico, cene vista dai medesini fotoni, si ? invertita, come ? illustrato in figura 3, a causa dell'effetto di walk-off. Perci? l'elettrodo interno ? ora negativo rispetto agli elettrodi a diti, come ? illustrato nella figura i. Tuttavia, poich? l'elettrodo interno ? spostato nell'intervallo & ^ dalla guida d'onda 21 alla guida d'onda 20 e l'elettrodo a dito 25 si estende ora sulla guida -d'onda 21, la direzione del campo elettrico nelle guide d'onda rispettive rimane la medesima, cio? verso il basso nella guida d'onda 21 e verso l'alto nella guida d'onda 20. Per quanto riguarda ? ? f esso ? come se la fase del campo elettrico lungo gli elettrodi si f?sse invertita, determinando la curva ?? 70, rappresentata in figura 7. Si noter?,in particolare che relativamente a fotoni entranti nel Bisteaa quando l'ampiezza del segnale modulante ? zero, ?/3 non inverte il segno attraverso tutto lo intervallo di accoppiamento. Il risultato ? quello di massimizzare l'integrale di ? ? e massimizzare in tal modo la efficienza complessiva. Perci?, in questo senso, ? stato simulato un adattamento di velocit?.

D'altro canto, fotoni entranti nel sistema quando l'ampiezza del segnale modulante ? massima vedono la distribuzione ? ? rappresentata in figura 8, che 'include intervalli positivi e negativi uguali. Per questo caso, il

?XjSv'(L

? ? integrato ? zero, e l' efficienza come definita nella ^TQO^ equazione (4) ? corrispondentemente bassa. Per altre fasi -del segnale modulante l' efficienza varia fra 0 ed un valore massimo. Perci?, ? ottenuta modulazione dell' onda ottica.

?Sfasatore

I principi dell'invenzione possono pure essere impiegati per eliminare l 'effetto del walk-off o disadattamento in uno sfasato re. In un simile dispositivo, il parametro .modulato elettrootticamente operativo ? la differenza fra -?io "Costanti -di fase dei modi -TE e TM della propagazione -delle onde. La figura 9 , a cui ? fatto ora riferimento, rappresenta uno sfasatore comprendente una striscia di guida d' onda ottica 60 annegata in un substrato 61 di materiale bi? rifrangente di indice di' rifrazione inferiore, e mezzi per modulare le costanti di propagazione relative dei due modi tramite l ' effetto elettroottico. Nello sfasatore di figura 9 , questa modulazione ? ottenuta tramite una coppia di elettrodi a diti conduttori 62 e 63 sovrapposti sul substrato e sulla striscia di guida d 'onda, {rii elettrodi si e stendono in modo coestensivo per un intervallo L del percorso d'onda ottico e sono disposti l'uno rispetto all'altro in maniera -tale che i diti 62-1, 62-2. ? . .62-N dell' elettrodo 62 ed i diti 63-1, 63-2, . . ,63-N sono intercalati, la larghezza, ? , di ciascun dita lungo la direzione di propagazione dell ' onda ? fornita dall ' equazione (3) ?

La linea di trasmissione forn ata dagli elettrodi ? eccitata in corrispondenza del suo ingresso e da una sor-,gente di segnale 64? ? terminata in corrispondenza della sua altra estremit? da un'impedenza 65 uguale alla sua impedenza -caratteristica.

Nel funzionamento, un segnale ottico di polarizzazione arbitraria, propagantesi lungo la striscia 60 pu? essere risolto in due componenti TB e TM polarizzate ortogonalmente. Per un materiale cristallino con taglio a z lo ? efasamento per-ciascuno dei modi ?^proporzionale .all'integ rale di ? /2>entro l'intervallo L?

in cui;

i mT?Ei r__B

13 z

r 1 (5)

?f 33 z

r e r sono 1 coefficienti elettroottici;

X ? la componente diretta nella direzione z del segnale modulante entro la striscia 60.

Bisulta evidente dalle figure 7 e 8 e dalla precedente discussione, che lo sfasamento ? massimo per fotoni i

entranti in corrispendenza dei punti di incrocio di zero del segnale modulante ed ? zero per quelli entranti dopo un quarto di ciclo. Perci?, lo sfasamento risultante pu? essere mofaila$o mediante il segnale elettrico. Questa modula-

? alene di fase pu? essere quindi convertita in modulazione

coito di guida d'onda ad interferometro pu? essere impiegato _ con lo sfasatore per effettuare modulazione di intensit?, Convertitore di modo

TM del

^3*877.782? Tipicamente, J.1 convertitore di modo include una

materiale elettrottico di indice di rifrazione pi? tasso

segnale di modulazione ? collegata ad un'estremit? degli e-

? collegata all'altra estremit?

A causa della differenza negli indici di rifrazione visti dai due modi, sono impiegati elettrodi a dito per produrre un adattamento di fase fra 1 modi ottici TE e diti ? dato da

in cui

? la lunghezza d'onda della frequenza ottica di iuteresse; e

? N sono gli indici di rifrazione effettivi visti -EH

dai modi TE e XM.

In dipendenza dal taglio del materiale di substrato, gli elettrodi a diti sono od intercalati oppure disposti contrapposti mutuamente, come ? rappresentato nella figura 10.

In un convertitore di nodo convenzionale, in cui ?una -differenza di potenziale uniforme ? impressa attraverso gli elettrodi, il periodo spaziale ? dei diti elettrodici ? tipicamente uniforme lungo la lunghezza degli elettrodi, bench? possa essere inclusa una certa rastremazione spaziale come un mezzo per ampliare in banda la risposta del convertitore. Tuttavia, in un convertitore di modo ad onde propaga tesi, in cui i segnali elettrici ed ottici non seno adattati in velocit?, deve essere tenuto in considerazione l'ulteriore ^problema associato con il disadattamento O walk-off. In particolare, come nel caso del modulatore e dello sfasatore, quando il segnale ottico propagantesi pi? veloce oltrepassa il segnale elettrico propagantesi pi? lento, vi sono inversioni di polarit? successive nel campo elettrico ad intervalli &o, come ? illustrato in figura 3, ed inversioni corrispondenti nell'effetto elettroottico risultante. In altre parole, in assenza di una qualche misura correttiva, qualsiasi convermo.

eione di modo si sia verificata nel primo intervallo, non sar? influenzato dalla conversione di modo nel secondo intervallo & * ^er impedire ci?, 1 'equivalente.di un?inversione di faee di 180? nell?effetto del campo modulante sul coefficiente di accoppiamento fra modo e modo viene introdotto in corrispondenka degli intervalli appropriati lungo gli elettrodi. Nella forma di realizzazione illustrativa, la componente adattata in fase del coefficiente di accoppiamento ? k exp ($2T?z/A)m Per compensare l?inversione di poo

-partita del campo elettrico, viene effettuata una inversio-~ne di compensazione nel coefficiente di accoppiamento introducendo uno spazio addizionale 72-1, 73-1, 72-2, 73-2,

\

uguale a ? /2, successivamente a ciascuno degli intervalli ^2* ^2* ?**^ua?ldo ci^ ^ stato eseguito, il coefficiente di accoppiamento in ciascun intervallo successivo sar? il negativo di quello che sarebbe stato in assenza dello spazio aggiuntivo. In altre parole:

koexp [JF (Z !>] = - k0 ex? [ *?]? (7)

fornendo cosi la compensazione desiderata.

Si deve notare che la distanza fra dito e dito A ? molto minore della lunghezza di coerenza ^ Q? Perci?, bench? ciascuno degli intervalli e^ sia rappresentato, come includente tre diti, in generale ve ne saranno molti di pi? di tre. Si deve pure notare che & pu? non essere un multiplo intero esatto di A ? In questo caso, viene scelto il valore di pi? vicino ad un numero intero di lunghezze d'onda spaziali. Ci? corrisponder? ad una piccolissima variazione nella lunghezza d'onda di progettazione del segnale modulante ?

xf

-Nella forma jdi realizzazione illustrativa di figura IO , ciascun intervajlle& 1, ?2 .. termina con uno soazio -ef -perci?, viene aggiunto imo spazio per fornire,il semiperiedo spaziale addizionale. Si comprender? tuttavia che se gli intervalli terminassero in un dito, allora il semiperiodo aggiunto sarebbe fornito dall'aggiunta di un dito aggiuntivo.

Una misura quantitativa del funzionamento dei dispositivi precedentemente descritti pu? essere ottenuta espri 'm?ndo la tensione modulante E(z,t) come una funzione della distanza z, lungo gli elettrodi del modulatore e del tempo t, nel modo seguente:

E(z,t) e ? sin (fez -0)t - ? ) (8) in cui

? l'ampiezza massima del segnale modulante; e 2lrnrf

ri

Tenendo pure presente che

Arf frf

lrf

CJ - 2

ri

ei ottiene:

B(z ft) ?= B sin 21Yf ( _z_ - t 0) (9)

? y

rf

I fotoni entranti in corrispondenza dell'istante t0 avranno raggiunto un punto z lungo gli elettrodi in corrispondenza dell'istante t dato da

-z ? V o_(t - t o) (10) Sostituendo al posto di t dall'equazione (10) nel l'equazione (9) si ottiene

B(z,te) - ein J z ( 1 - 1 ) t (11)

poich? l'effetto elettroottico operativo ? proporzionale al? la tensione elettrodica, l'equazione (11) rappresenta pure una misura della perturbazione vista da questi fotoni. Per? ch? i fotoni non abbiano a vedere una variazione nel segno dell' effetto elettroottico durantela loro propagazione, ? necessario che il segno di B(z.t ) non si inverta quando z

?

?iene variata. Scegliendo l'origine della coordinata tempo

i

in modo tale che Gf = 0 e considerando 1 fotoni entranti

O

in corrispondenza di to ? 0, l'equazione (11) si riduce a S(z90) * E sin 2??f _ ( 1

o n ? !_)* (12)

rf

?(zfe) non varier? segno sa:

21Ti -, ( 1 - __ z /ft' (13)

rr T Y

rf o

oppure

-1 O ? ( 1 - _1_) (14)

2frf Vrf 7

Osservando che

rf rf

?rf ri

si ha

-1

E 2 = rf 1 - rf

? ? "

2nrf -(15)

che ? l'espressione per la lunghezza di coerenza fornita dalla pre cedente equazione (3) e che verifica ci? che ? stato dimostrato nelle figure 7 e 8. In altre parole, per l'intervallo di transizione specifico l , non vi ? inversione nel segno di ?,/bcs k per fotoni entranti in corrispondenza dei punti di incorcio di zero del segnale modulante. Pi? specificatamente, per la lunghezza d'onda rf, ?^ , corrispondente a ?? * l'effetto del disadattamento di velocit? fra i segnali ottico e rf non h importante per lunghezze degli elettrodi inferiori od uguali a Z ?

?

Se si prende l'equazione (il) per il campo con un certo valore f per f rappresentante la frequenza effetrf

tiva del segnale modulante e se si introducono inversioni di polarit? in corrispondenza di intervalli di ove ? ? calcolato dall'equazione. (15) con un valore di o per fri- rappresentante il valore di progettazione della frequenza mo

VPN dulante, allora ? poss?bile ottenere un'indicazione della profondit? di nodulazione effettiva integrando attraverso la lunghezza totale dell ' elettrodo , 1. Ci? fornisce le seguenti due equazioni:

(a) per un numero pari di intervalli di inversione ( cio? li e Z - (n+1) in cui n ? un numero intero dispar?):

E

/ Edz = o Zo

a lcos_(jntlJa cos [2TrftQ -r (n+l )a] (16 )

(b) per un numero dispari di intervalli di inversione (cio? -~Ji ?- (n+l) in cui n ? -un intero pari):

Z

f Edz o

a { cos a sin(n+l ) a} sin [2iTft - (n+l ) a] ( 17)

in cui <* ?TTf/2f0.

Si noter? che ciascuna delle equazioni (16) e (17 ) include un termine di ampiezza che ? una funzione della frequenza modulante f, un termine variabile nel tempo che ? un duplicato del segnale modulante ed uno sfasamento che ? una funzione della frequenza di modulazione f/f^. Si noter? pure che per t0= 1 . ?__ e f=f f che ? la condizione illustra?

4f o 0

ta in figura 8, il valore integrato d? A ? ? zero, come rappresentanto nella figura.

la figura 11 rappresenta le variazioni nella risposta in ampiezza in funzione della frequenza d? modulazione normalizzata f/f , per dispositivi aventi 2,4 e 6 sezioni. Pure rappresentati sono i risultati per un elettrodo di lun-

<%? ? ghezza 2 senza inversione di fase di compensazione del walk-off. Come si pu? notare, 1*effetto dell'aumento del numero di sezioni ? quello di spostare la banda di modulazione da una caratteristica passa-basso per assenza di inv ersioni di fase ad una caratteristica passa-banda centrata sulla frequenza f^. Per il caso non corretto, non ? ottenibile alcuna modulazione ottica per f ? f?. Tuttavia, impiegando l'elettrodo proposto, quando il numero di sezioni aumenta, la risposta in ampiezza aumenta mentre la larghez--za 4i banda di modulazione diminuisce. Perci? ? ottenuto il traguardo desiderato. Le lunghezze aggiunte consentono lo .impiego di tensioni modulanti pi?.basse senza richiedere una riduzione nella frequenza del segnale modulante.

? Nel modulatore di figura 2, i due elettrodi esterni 24 e 25 eono rappresentati e descritti come elettrodi a diti.Analogamente, gli elettrodi 62 e 63 nello Bfasatore di figura 9 sono rappresentati e descritti come elettrodi a dfti.Tuttavia, ? possibile tralasciare porzioni di questi elettrodi, ? bench? tale omissione alteri il loro aspetto, essa non influenza il loro funzionamento. Ad esempio, la figura 12 rappresenta elettrodi 62 e 63 in cui le porzioni tratteggiate 62-1 62-2, 63-1 e 63-2 sono state tralasciate, convertenti gli elettrodi da una coppia di elettrodi a diti ad una coppia di elettrodi sinuosi di larghezza uniforme.

Ai fini della presente invenzione, queste due realizzazioni o seno equivalenti e servono per illustrare come l'invenzione pu? essere praticamente attuata impiegando varie configurazioni di elettrodi.

Nella precedente discussione ? state supposto, per fini di descrizione, che tutti gli intervalli avessero uguale lunghezza ^ Q? ?* atato tuttavia indicato che il primo intervallo e l'ultimo possano essere uguali o inferiori a ? ? Se,ad esempio, il primo intervallo b minore di % , alo o lora l'effetto ? l'equivalente di uno sfasamento nel segnale nodulante come ? indicato nelle figure 3 e 7, dall'asse verticale spostato 42 e 43. Analogamente, se l'ultimo intervallo ? inferiore a ?, , allora l'effetto e quello di porre ter-0

mine all'intervallo di interazione in corrispondenza di un punto indicato dall'asse 44 nella figura 7. Tuttavia, per tutti gli altri punti di vista, i dispositivi funzioneranno come ? stato indicato precedentemente.

RIVENDICAZIONI

1 . Dispositivo elettroottico ad onde propagat esi comprendente una 0 pi?.guide d'onda ottiche ed una guida d'onda elettrica accoppiata a dette una o pi?.guide d'onda ?ttiche per modulare localmente, tramite l'effetto elettroottico, un parametro di dette una o pi? guide d?onda ottiche e mezzi per fornire sfasamenti di 180? nella modulazione di detto parametro ad intervalli longitudinalmente distanziati lungo detta una o pi? guide d'onda ottiche.

,.f > I 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui la guida d'onda elettrica comprende una pluralit? di elettrodi formanti una linea di trasmissione a striscia piana ed in cui i mezzi per fornire sfasamenti di 180? comprendono spostamenti trasversali degli elettrodi rispetto a dette una o pi? guide d'onda ottiche.

3. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 oppu-.re la rivendicazione 2, detto dispositivo essendo uno sfajeatore, in cui dette una o pi? guide d'onda ottiche sono costituite da una guida d'onda ottica comprendente una stri-?scia annegata in materiale elettroottico di indice di rifrazione pi? basso ed in cui la guida d'onda elettrica comprendo due elettrodi estendentisi alternativamente per lunghezze successive della striscia.

4. Dispositivo secondo la riven&Lcazione 1 oppure la rivendicazione 2, detto dispositivo essendo un modulatore, in cui dette una o pi? guide d'onda ottiche comprendono una coppia di guide d'onda ottiche accoppiate e la guida d'onda elettrica comprende un elettrodo centrale fra una coppia di elettrodi esterni formanti una linea di traemissione a striscia estendentesi longitudinalmente rispetto alle guide d'onda ottiche, l'elettrodo centrale avendo una configurazione sinuosa estendentesi alternativamente sulle lunghezze delle guide d'onda ottiche?

5? Dispositivo secondo la rivendicazione 1, t detto dispositivo essendo un convertitore di modi TE^=?!M , ?

in cui dette una o pi?.guide d'onda ottiche sono costituite da una guida d'onda ottica singola, la guida d'onda elettrica comprendendo una coppia di elettrodi ciascuno avente diti distanziati periodicamente ed in cui i mezzi per fornire sfasamenti di 180? nella modulazione del parametro comprendono sfasamenti di 180? nella periodicit? dei diti?

Il Mandatario

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uido Modiano -

f Offici;

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-? ?'

I 6 Novembre I Vb I 321475

"D ISPOSITIVI ELETTROOTT IC I AD ONDE PROPAGANTISI CON EFFETTIVO ADATTAMENTO DI VELOC ITA'."

Campo tecnico

La presente domanda riguarda disposit ivi elettroottici ad onde propagant i s ? .

Base de I I ' i nveni i one

Nei brevetti statunitensi nn. 4-005. V27 , e 4*251.130 e domanda di brevetto statunitense di P. P.Liu e altri , Numero di Serie 161.761 depositata i I 23 G iugno I ybO, e ceduta al la r i eh i edente del la presente domanda , sono i l i ust rat i circuiti di comando a porta del tipo ad adattamento di velocit? (VMG ) . Ne h '4?revett i citati , i I comando viene prodotto tramite un segna \ I e\\modu I at ore elettrico propagantes i , i l quale si propaga in sincronismo con un segnale ottico. Queste sono le cosiddet te "port e\adattat e in velocit? a onde propagant i s i " (TW-VMG). Nel la domandala nome L i u e a I tr i , i l ci rcu ito e I etti* reo ? sin toni zzato in modo da produrre un'onda elettrica stazionaria. Tuttavia, le du \eS\onde propaganti si in sensi oppost i che producono l 'onda staz\?naria sono pure adattate in velocit? al V\

segna le ottico. Questa 'p I asse di dispositivi rappresenta la cosiddetta "porta adatt^?^a in velocit? a onda stazionaria" LSW-VMG).

c

?-g* hnrmr-ftti statunitensi aa. ? 4-^005.927 , ? e

4.251.130 B?ne^illu strati circuiti di comand^^ar^poVta del CL?VOJU'J

tipo ad adattamento di^Veli)C?t? iJ?&TT? la questi dispositi-* -vi, il comando viene jprcrtfotto tramirke^un segnale modulatore elettrico^prtipagantesi j il quale si propaga in"T?An croni amo

"ion un segnale ottico. /|

v Ji C?^?-^U?A" da' tOlaAii-oLo c? e>c*Uu. C,c( orjxie, rtstojaOjpQjLu?U>?\ ?JU?/ Q?f oiui?le.

6 Jfn problema gene ral?^n?n^queoti oirouiti di ooman -vta2ioftAjQ*?? , ^???^ do e porto e con i modulatori elettroottici ?fe* generaljBrfecnatituite-dal fatto che gli indici di rifrazione del materiale di substrato in cui la porta ? formata sono molto diversi alle due frequenze di interesse, cio? le frequenze del segnale elettrico e del segnale ottico. Di conseguenza il percorso d ' onda elettrico deve essere specificatamente progettato al fine di soddisfare il requisito di adattamento

delle velocit?, e, nel grado in cui le velocit? dei due segnai.! non sono accuratamente adattate , l' efficienza di commutazione o modulazione degenera in modo significativo. Quo-?oto imperfetto adattamento delle-vslooit? viene chiamato

"malk-pff ?V

amento iel

ficativamente la etruttura

in una soluzione alternativa descritta nella domanda di brevetto copendente a nome E. A. J. MarcatiIi, numero di Serie 174.63 depositata iI 4 Agosto 1^60, non ?Gfatto nessun tentatilo rivolto a soddisfare il requisito di adattamento di velocit?. AL contrario, un adattamento di velocit? ? simulato in una struttura a porta di onde stazionarie fondamentaImente in velocit? sagomando l percorso d'onda del segnale elettrico in modo tale che l'intera, z ione fra il segnale eIettrico con il segnale ottico abbia a verificarsi solo lungo regioni selezionate del percorso d'onda del segnale elettrico. Pi? specificatamente, ogni qualvolta la fase del segnale elettrico (ossia la direzione del campo elettrico) ha tendenza a interferire con il trasferimento desiderato di energia ottica fra le guide d'onda ottiche accoppiate, gli elettrodi sono mater???Imente spestati in modo tale che non vi ? p??;?nessuna interazione fra il campo elettrico ed il segnale ottico.

M principale inconveniente di questa disposizione consiste nelle perdite aggiuntive prodotte dalla aumentata lunghezza degli elettrodi. Queste perdite^ a Io?'o volta, determinano una attenuazione dell'ampiezza del segnale modulante quando esso si propaga lungo gli elettrodi. Di conseguenza, ? richiesta una sorgente di segnale di potenza maggiore e, per una data ampiezza del segnale modulante, ? richiesta una struttura di porta pi? lunga. In aggiunta, una configurazione elettrodica di questo tipo occupa pi? spazio di quelle occupato dagli elettrodi usuali, facendo cos? aumentare l'area superficiale occupata dal dispositivo.

LoQscopo primario della presenta invenzione ? quello di eliminare la limitazione del disatatt;amento delle veIocit? (o,waIk-off senza accrescere o complicare significativamente la struttura dell'elettrodo .

Sommario dell'invenzione

Secondo la presente invenzione come qui rivendicato, l'effetto del 'di.sadattamento delle velocit? viene mini

Aizzato in dispositivi elettroottici a onde propagantisi producendo, ad intervalli longitudinalmente distanziati, uno sfasamento di 180? (ossia iliinrnrfnrrr IH polarit?), nell'effetto che il segnale modulatore ha sul parametro operativo di questi dispositivi. In tal modo, in un modulatore ad onda propagantesi comprendente una coppia di guide d'onda accoppiate, in cui l'efficienza di accoppiamento ? controllata modulando la diff erenza, ? fb , nelle costanti di propagazione delle due guide d'onda, l'effetto del disadattamento delle velocit? o walk-off ? eliminato producendo una inversione nel eegno di ?? ad intervalli specificati lungo le guide d'onda accoppiate. In uno sfasato re, in cui la fase relativa dei modi TB e TM ? controllata modulando la differenza nelle costanti di propagazione di questi due modi, un'inversione del segno di questa differenza viene similmente effettuata in corrispondenza di intervalli distanziati longitudinalmente specificati.

l'effetto del disadattamento di velocit? in un convertitore del modo TE TM ? minimizzato inducendo una inversione di fase nel segno del coefficiente di accoppiamento TE TM indotto elettrootticamente che ? il parametro modulato elettrootticamente operativo per questo dispositivo.

Saranno -ora dooe-ritto a titolo oeemplificativo ?.icune- formo -di realiBBagione doll|invongi.-ono?facondo ?ri-fe? ?rimento -ai??d?r&ogni acclusi nei quali;

Sono descritte disposizioni eiettrodiche per produrre le i nver sioni di fase nei vari dispositivi .

Un vantaggio de I I ' i nvewiTor?e ? costituito dal fatto che la l unghezza totale del percorso d'onda di midulazione elettrico ? sostanzialmente uguale al percorso d'onda ottico.

dte^cK?'c?O'vvs-j cteQ oXASe^uAO * ,

? - - - - - - - -tee^ea-dU Joc-w, r la figura 1 rappresenta una la onde propagantisi adattata nella velocit? nota:

ktiuu?, { OOOUJQJ V<A?XQ/ 1 la figura 2 rappresenta ur& a mod-duullaat to?ro eoe ondo ?CWS dm ? invenzione ;

la figura 3 rappresenta le variazioni ?? ?/3 come viste da fotoni entranti nel modulatore per due fasi diverse del segnale di modulazione;

la figura 4 rappresenta variazioni dell 'ampiezza del segnale modulante in funzione del tempo ;

We&u/a*, <?. <Uho?o ci/ '^'^Q.t?D?w?

le figure 5 e 6^|illustrano le direzioni del campo elettrico in due intervalli adiacenti lungo il modulatore;

le figure 7 e 8 rappresentano le variazioni di A f? in funzione della distanza per fotoni entranti in corrispondenza di tempi diversi;

la figura 9 rappresenta uno sfasato re o spostatore di fase secondo l ' invenzione;

la figura 10 rappresenta un convertitore di modo secondo l 'invenzione;

la figura 11 rappresenta la risposta di ampiezza-frequenza di dispositivi aventi numeri di sezioni diverse; e

la figura 12 rappresenta una configurazione di elettrodo alternativa.

A^eSCXA^i OJVVSL

Modulatori

Il funzionamento sia del modulatore/l adattato in ch& UXU1> XO^JUJQJ <&KOJC&AVEC? PGPG KCGACJULTP 1 velocit? note- di ' flgiu n~3i c?rgr^dX modulatore di flggra g ? basato sul controllo dell* efficienza di trasferimento fra una coppia di percorsi d ' onda accoppiati* Per scopi di spiegazione ed illustrazione , sar? fatto riferimento a segnali elettrici ed ottici, ed a percorsi d' onda elettrici ed ottici. Tuttavia si deve tener presente che i principi dell'invenzione possono pure essere applicati a qualsiasi tipo di percorsi d' onda interagenti includenti, ad esempio, raggi di elettroni, solitoni, fononi, eccetera. In aggiunta, tale interazione pu? verificarsi a qualsiasi frequenza, ^enendo presente queste circostanze, viene ora fatto riferimento alcfccQQO/ U?AAU'CG; l&QAfi / la figura 1, la quale illustra unT^VMG ?el tipo de seri tto nel summenzionato brevetto statunitense n. 4.251.130. la porta comprende un accoppiatore ottico direzionale includente una coppia di guide d ' onda dielettriche essenzialmente identiche 11 e 12 annegate in un substrato elettroott?co 13 di indice di rifrazione pi? basso. Le guide sono accoppiate entro un intervallo L, e il coefficiente di accoppiamento per lunghezza unitaria, k, e l' intervallo di accoppiamento 1 sono correlati dalla relazione:

kL = TT/2 (1) Mezzi modulatori per far variare l ' efficienza di trasferimento tra le guide comprendono una coppia d? elet-^O'?U>XL. AjLoAUe^ci?i'ofvi-e, '??ZJU^T/VA?Q/

di 14 e 15 che/l sono disposti direttamenl sulle guide d'onda ottiche 11 e 12 rispettivamente. Gli elettrodi formano una linea di trasmissione elettrica che ? terminata in corrispondenza della sua estremit? di uscita da un res?stere 16 il cui valore ? uguale all'impedenza caratteristica della linea ed ? eccitato in corrispondenza della sua estremit? d'ingresso mediante una sorgente 17 di segnali.

In assenza di un segnale elettrico modulante dalla sorgente 17? le costanti di propagazione e ftg delle due guide d'onda 11 e 12 sono uguali. Di conseguenza, un segnale ottico P^, applicato ad un'estremit? della guida 11, ? completamente accoppiato alla guida 12. Se, tuttavia, un campo elettrico viene applicato,fra gli elettrodi, allora le costanti di propagazione A ^ e f?>g sono perturbate localmente a causa dell'effetto elettroott?co. Perci?, in corrispondenza d? un qualsiasi punto x lungo l'accoppiatore, la costante di propagazione varia come una funzione del tempo t. Supponendo d? avere un segnale elettrico sinusoidale di perioto T, la differenza nelle costanti di fase ? (i ? data

4??? 2?

?? = gj -?2 {sin ? - t) } (2) I I

in cult

? = ? la lunghezza d'onda nello spazio l?bero del o

segnale ottico;

? =* ? la velocit? d? fase del segnale elettrico; rf

?? e ? la variazione ?ndice massima introdotta in ciascuna delle guide dal campo elettrico.

La perturbazione rappresentata dall 1 equazione (2 ) si propaga lungo i percorsi d 'onda ottici assieme al segnale ottico. Nell' accoppiatore adattato in velocit?, la perturbazione ed il segnale ottico si propagano con la medesima velocit?. Quindi, la luce entrante nel sistema in corrispondenza di un qualsiasi istante particolare vede ovunque la medesima differenza delle costanti di propagazione. In particolare , la luce entrante in corriepondenza di un momento in cui la tensione di modulazione ? zero, vede un A /3 il quale ? e rimane zero, determinando un trasferimento completo dell 'energia fra percorsi d' onda. In corrispondenza di tutti gli altri istanti, ? fi ha un certo valore finito , in modo tale che irl ? un trasferimento meno che completo della luce incidente.

Se, d 'altro canto, le onde el?ttriche ottiche non sono sincronizzate , allora fotoni entranti nello accoppiatore vedono un ? ? costantemente variabile^ Tuttavia, tramite la progettazione appropriata dell'accoppiatore, queeto effetto ipu? essere utilizzato per produrre un accoppiatore a Cip? altemantesi del tipo descritto in un articolo di H. Kogelnik e R.V. Schmidt intitolato "Switched Directional Couplers with AlternatingA/i", pubblicato nell ' edizione del luglio 1976 del IEEE Journal of Quantum Electronics

Voli QE-12, No. 7 , pagg. 396-401. Ia_Jait t i-t-ggg?^=ctgyoao=rQuesto effetto viene impiegato da Marcat i I i i n una porta d i sadat -tata i n velocit? ad onda stazionaria come i l I u strato ne I a pr? -pria domanda di brevetto summenz ionata. Perci?, i n tutt i i casi . devono

? essere stabilite condizioni in cui l ' efficienza di accoppiamento ? controllata in funzione del tempo.

tl unfdulat o re ? di figurar- P ? fornisce un mezzo per controllare il trasferimento di potenza di segnale fra guide accoppiate in un dispositivo ad onde propaganti si disadattato in velocit? sagomando il percorso d ' onda del segnale elettrico in maniera da introdurre l ' equivalente di una inversione di fase di 180? in & /i in corrispondenza di intervalli distanziati appropriati lungo il percorso d ' onda del segnale modulante, l' effetto di ci? ? quello di negare gli effetti del disadattamento di velocit? fra le onde ottica e modulante a causa del disadattamento di velocit?. In altre parole, le inversioni di fase simulano un adattamento di velocit? nel grado in cui il ? |? , bench? non eia costante entro l'intervallo di accoppiamento, almeno non varia di segno per quei fotoni entranti nel sistema con una fase particolare del segnale modulante. Di conseguenza, vi ? un contributo costruttivo da. ciascun intervallo per segnali fasati

in maniera appropriata, invece che un effetto di annullamento che in caso contrarlo avrebbe luogo a causa del disadatta^ mento delle velocit? o walk-off. . 1 ^ i OMJ&s d?' W?CSU?&Q.?AOAUL. CteiC u ?& figura 2 a cui ? fatto ora riferimentoyy?fr inversioni di fase precedentemente descritte sono prodotte

da una disposizione di elettrodi particolari. Come nella tecnica nota, le guide d 'onda accoppiate 20 e 21 sono una

coppia di regioni di guida d'onda ottiche sostanzialmente

identiche, parallele, annegate in un substrato 22 avente indice di rifrazione pi?. basso. Sovrapposti sul substrato

e sulle guide d'onda ottiche vi sono tre elettrodi conduttori 23, 24 e 25 che si estendono in modo coestensivo lungo l'intervallo L dei percorsi d'onda ottici, in cui l'intervallo L ? l'intervallo di aecoppiamento, come definito dall'equazione (1 ) ?

In queste modulatore, gli elettrodi comprendono un elettrodo a meandri interno 23 e due elettrodi a diti ?sterni 24 e 25 i quali, assieme, formano una linea di trasmissione a striscia complanare.

L'elettrodo interno si estende in modo sinuoso,

cos? da estendersi alternativamente su ciascuno dei percorsi d'onda ottici 20 e 21, in cui le transizioni laterali si verificano ad intervalli longitudinali uniformemente distanziat? chiamati lunghezza di coerenza, forniti da

-1

?rf

o 2n 1 rf (3)

rf

in cui

? ? una lunghezza d'onda nello spazio libero elettrica specificata;

nr? e eono, rispettivamente, l'indice di rifrazione effettive e la velocit? di propagazione a detta lunghezza d'onda; e

? la velocit? di propagazione del segnale ottico.

Gli elettrodi a diti eetem i 24 e 25 sono posizionati lungo l'intervallo di accoppiamento in modo tale che diti degli elettrodi rispettivi si estendono su quelle porzioni dei percorsi d'onda ottici non coperti dall'elettrodo interno. Ad esempio, lungo il primo intervalle l'elettrodo interno 23 si estende sul percorso d'onda 21. Perci?, il dito 24-1 dell'elettrodo 24 si estende sulla porzione coestensiva dell'altro percorso d'onda 20. Lungo il secondo intervallo l'elettrodo intem o23 si estende sul percorso d'onda 20 ed il dito 25-1 dell'elettrodo 25 si estende sulla porzione corrispondente del percorso d'onda 21.

Al fine di confinare il campo elettrico alla regione dei percorsi d'onda ottici, lo spazio d-^ fra l'elettrodo interno 23 ed il dito adiacente ? molto minore dello spazio dg, fra l'elettrodo interno 23 e la porzione coestensiva dell'altro elettrodo. Le transizioni stesse sono rese quanto pi?.brusche possibili. Si deve pure notare che la dimensione d^ in un tipico modulatore ottico ? solo di pochi micron, il che ? di ordini di grandezza minore^della lunghezza d'onda del segnale elettrico modulante???? ondulazioni degli elettrodi costituiscono cosi una perturbazione insignificante lungo il percorso di propagazione del segnale modulante.

Come sar? spiegato pi?. dettagliatamente in seguito, la lunghezza Z ^ del primo ed ultimo intervalli elettrodici pu? avere qualsiasi valore inferiore a X , come ? fernito dall'equazione (3)? Gli intervalli rimanenti

d'altro canto, sono tutti uguali a X^. per scopi di spiegazione, tuttavia, si supporr? che tutti gli intervalli siano uguali a

ia linea di trasmissione formata dagli elettrodi ? ecoitata sulla sua estremit? d'ingresso da una sorgente di segnale 30 ed ? terminata sulla sua estremit? di uscita da un'impedenza 31, 32 uguale alla sua impedenza caratteristica.

Come ? stato spiegato precedentemente, in assenza di un segnale modulante dalla sorgente di segnale 30, le costanti di propagazione ? e delle guide d'onda ottiche 20 e 21, rispettivamente eono uguali e costanti attraverso l'intero intervallo di accoppiamento L. Perci?, un segnale ottico P^ applicato in corrispondenza di un'estremit? della guida d'onda 20 ? completamente trasferito alla seconda guida d'onda 21, e fuoriesce sotto forma di un segnale P -, in corrispondenza dell'altra estremit? di essa, in cui P^t Se, tuttavia, gli elettrodi sono eccitati, allora il campo elettrico risultante propagantesi lungo gli elettrodi perturba localmente la costante di propagazione ./? ? ^2 & causa ' effetto elettroottico. Perci? in corrispondenza di ogni piunto lungo l 'accoppiatore , le costanti d i propagazione delle due guide d ' onda ottiche variano in funzione del tempo. Pi? specificatamente , poich? i campi elettrici nelle due guide d ' onda sono diretti in sensi opposti, le due costanti di propagazione sono influenzate in modo diverso. Tipicamente una costante viene aumentata mentra l 'altra viene ridotta rispetto ai loro valori di campo zero.

Conseguentemente , il trasferimento di potenza complessivo fra le due guide d ' onda che varia in funzione dell' integrale della differenza delle costanti di fase A/? = /? ^ ^ modulate dal segnale elettrico.

Come ? stato spiegato precedentemente , nella porta a velocit? adattata, il ? /? visto da fotoni entranti nella guida d' onda di ingresso rimane costante entro l 'intero intervallo di accoppiamento in quanto l 'onda ottica e 1 ' onda modulante si propagano in sincronismo. Nel caso di un disadattamento di velocit?, le due onde non si propagano in sincroni- ,

_ Cui ? Qj?|?A?nri?u-|j D,ULQ&,

smo, producendo cos? 1 ' eff etto^d?=Aioa dattamcnto^e^ walk-off . Nel caso considerato, per il quale l'onda ottica si propaga con lina velocit? maggiore di quella del segnale elettrico, fotoni entranti in corrispondenza di un . qualsiasi istante tendono ad associarsi con l ' onda elettrica propagante si. Di con seguenza, in assenza di una qualsiasi disposizione di compensazione, le variazioni del campo elettrico e le variazioni di ? ? indotte viete dai fotoni in funzione della dietanza lungo l 'accoppiatore , variano nel modo illuatrat? dalle curve 40 e 41 di figura 3. la particolare variazione diA/3 rappre-Bentata dalla curva 40 ? relativa a fotoni entranti in corrispondenza dell 'istante in cui il segnale modulante ha ampiezza zero, come ? rappresentato dalla curva 50 in figura 4. Poich? il segnale ottico si propaga pi?. rapidamente del segnale elettrico, questi fotoni si associano con porzioni del segnale modulante precedentemente applicato rappresentato dalla porzione -t della curva 50. In particolare, -in un intervallo 2 -? , i fotoni vedono un ciclo di tensione o

modulante completo, e le corrispondenti variazioni diA/?>, in cui -t ? come indicato dall ' equazione (3 )? Si noter? che o

per un segnale modulante sinusoidale, ? ? varia di segno entro questo periodo spaziale.

Una variazione di Ansimile si verifica per fotoni incidenti in corrispondenza di altri momenti durante il ciclo del segnale modulante come ? indicato dalla curva 41 di figura 3? Ci? ? equivalente ad uno sfasamento nel segnale modulante che ? rappresentato dalla curva 51 nella figura 4.

Entrambe le curve 40 e 41 di figura 3 illustrano l' effetto del disadattamento su ? /? ? Poich? il rendimento complessivo ? una funzione dell 'integrale di ? ? entro l 'intervallo di accoppiamento, risulta evidente che lo effetto complessivo di un ? f?> alte rnan tesi ? quello di minimizzare il valore integrato di A e quindi la resa, il rendimento complessivo 'vj essendo definito come il rapporto fra la potenza di uscita e la potenza di ingresso, misurato lungo il medesimo percorso d ' onda. Facendo riferimento alla figura 2 si ha:

P

3 U)

P.

Un aumento di /? richiede che l 'integrale di A fi MAJOUJ^?/O J2Q/ ? juuS'Gn^orvie abbia ad essere massimizzato. Ci? viene attuato^ invertendo l 'effetto del campo elettrico su ? ? . In altre parole ogniqualvolta si verifica una variazione del segno di

? ? , come visto da un fotone entrato nel sistema in corrispondenza di un istante predeterminato , gli elettrodi vengono riassegnati in modo da mantenere la medesima direzione del campo elettrico nel materiale elettroottico, mantenendo cos? la medesima polarit? di ?/3 ? Ci? ? illustrato nelle figure 5 e 6 che rappresentano sezioni trasversali dell 'accoppiatore lungo una coppia di intervalli adiacenti. Ad esempio, la figura 5 rappresenta gli elettrodi e la distribuzione del campo elettrico come si presenterebbe lungo il primo intervallo ? , in cui l 'elettrodo interno 23 ? positivo rispetto agli elettrodi a diti 24 e 25. Il campo si estende principalmente dall ' elettrodo 23 verso il basso attraverso la guida d'onda ottica 21 e quindi verso l' alto attraverse la guida d?onda 20 all'elettrodo 24. Nell'intervallo successivo "^2? ^-a f?se del campo elettrico, come vista dai medesimi fotoni, si ? invertita, come ? illustrato in figura 3? a causa dell'effetto di walk-off. Perci? l'elettrodo interno ? ora negativo rispetto agli elettrodi a diti, come ? illustrato nella figura 6. Tuttavia, poich? l'elettrodo interno ? spostato nell?intervallo dalla guida d'onda 21 alla guida d'onda 20 e l'elettrodo a dito 25 si estende ora sulla guida d'onda 21, la direzione del campo elettrico nelle guide d'onda rispettive rimane la medesima, cte? verso il basse nella guida d'onda 21 e verso l'alto nella guida d'onda 20. Per quanto riguarda ?? , esso ? come se la fase del campo elettrico lungo gli elettrodi si fosse invertita, determinando la curva ?/570, rappresentata in figura 7. Si noter? in particolare che relativamente a fotoni entranti nel sistema quando l'ampiezza del segnale modulante ? zero, ?/3 non inverte il segno attraverso tutto lo intervallo di accoppiamento. Il risultato ? quello di massimizzare l'integrale di ? ft e massimizzare in tal modo la efficienza complessiva. Perci?, in questo senso, ? stato simulato un adattamento di velocit?.

D'altro canto, fotoni entranti nel sistema quando l'ampiezza dal segnale modulante ? massima vedono la distribuzione A /? rappresentata in figura 8, che include intervalli positivi e negativi uguali. Per questo caso, il ? ? integrate ? zero, e l'efficienza come definita nella equazione (4) ? corrispondentemente bassa. Per altre fasi del segnale modulante l'efficienza varia fra 0 ed un valore massimo. Perci?, ? ottenuta modulazione dell'onda ottica, Sfaaatore

I principi dell'invenzione possono pure essere impiegati per eliminare l'effetto del walk-off o disadattamento in uno sfasatore. In un simile dispositivo, il parametro modulato elettrootticamente operativo ? la differenza fra le costanti di fase dei modi TE e TM della propagazione delle onde. La figura 9? a. cui ? fatto ora riferimento, rappresenta uno sfasatore comprendente una striscia di guida d'onda ottica 60 annegata in un substrato 61 d? materiale birifrangente di indice di rifrazione inferiore, e mezzi per modulare le costanti di propagazione relative dei due modi JQOUJQ-J& ) tramite l'effetto elettroottico. Nell^lsfaaatore ai figura 9, questa modulazione ? ottenuta tramite una coppia d? elettrodi a diti conduttori 62 e 63 sovrapposti sul substrato e sulla str?scia di guida d'onda. <Jli elettrodi si estendono in modo coestensive per un intervallo L del percorso d'onda ottic? e sono disposti l'uno rispetto all'altro in maniera -tale che i diti 62-1, 62-2....62-N dell'elettrodo 62 ed i diti 63-1, 63-2,...63-N sono intercalati. La larghezza, ? , di ciascun dito lungo la direzione di propao

gazione dell'onda ? fornita dall'equazione (3)?

La linea di trasmissione formata dagli elettrodi ? eccitata in corrispondenza del suo ingresso e da una sorgente di segnale 64 e<3? terminata in corrispondenza della sua altra estremit? da un'impedenza 65 uguale alla sua impedenza caratteristica.

Nel funzionamento, un segnale ottico di polarizzazione arbitraria, propagantesi lungo la striscia 60 pu? essere risolto in due componenti TB e TM polarizzate ortogonalmente. Per un materiale cristallino con taglio a z lo sfasamento per ciascuno dei modi ? proporzionale all'integrale di ?/3 entro l'intervallo L,

in cui

' TE 13 z

?? * r??B (5)

tli 33 z

r e r sono i coefficienti elettroottici;

? la componente diretta nella direzione z del segnale modulante entro la striscia 60.

Risulta evidente dalle figure 7 e 8 e dalla precedente discussione, che lo sfasamento ? massimo per fotoni entranti in corrispondenza dei punti di incrocio di zero del segnale modulante ed ? zero per quelli entranti dopo un quarto di ciclo. Perci?, lo sfasamento risultante pub essere modulalo mediante il segnale elettrico. Questa modulazione di fase pu? essere quindi convertita in modulazione di intensit? tramite 1' impiego di polarizzatori appropriati disposti prima e dopo lo sfasato re. Alternativamente, un circuito di guida d' onda ad interferometro pu? essere impiegato con lo sfasato re per effettuare modulazione di intensit?.

Convertitore di modo

la figura 10 illustra l ' applicazione dei principi dell ' invenzione ad un convertitore di modo TE D ISI dei tipi descritti, ad esempio nel brevetto statunitense n.

3*877. 782. Tipicamente, il convertitore di modo include una striscia di guida d ' onda 70 annegata in un substrato 71 di materiale elettrottico di indice di rifrazione pi? basse.

Una coppia di elettrodi 72, 73 sono opportunamente disposti lungo, una porzione L della striscia 70. Una sorgente 74 di segnale di modulazione ? collegata ad un' estremit? degli elettrodi, ed una impedenza 75 di terminazione di adattamento ? collegata all 'altra estremit?.

A causa della differenza negli indici di rifrazione visti dai due modi, sono impiegati elettrodi a dito per produrre un adattamento di fase fra i modi ottici TB e TM, in cui il periodo spaziale, A , dei diti ? dato da

in cui

? la lunghezza d'onda della frequenza ottica di interesse; e

N e H sono gli indici di rifrazione effettivi visti TE TM

dai nodi ITE e TM.

In dipendenza dal taglio del materiale di substrato* Sii elettrodi a diti sono od intercalati oppure disposti contrapposti mutuamente, come ? rappresentato nella figura IO .

In un convertitore di modo convenzionale, in cui una differenza di potenziale uniforme ? impressa attraverso gli elettrodi, il periodo spaziale A dei diti elettrodici ? tipicamente uniforme lungo la lunghezza degli elettrodi, bench? possa essere inclusa una certa rastremazione spaziale come un mezzo per ampliare in banda 'la risposta del convertitore. Tuttavia, in un convertitore di modo ad onde propagantesi, in cui i segnali elettrici ed ottici non sono adattati in velocit?, deve essere tenuto in considerazione l'ulteriore problema associato con il disadattamento o walk-off. In particolare, come nel caso del modulatore e dello sfasatore, quando il segnale ottico propagantesi pi?.veloce oltrepassa il segnale elettrico propagantesi pi? lento, vi sono inversioni di polarit? successive nel campo elettrico ad intervalli come ? illustrato in figura 3t ed inversioni corrispondenti nell'effetto elettroottico risultante. In altre parole, in assenza di una qualche misura correttiva, qualsiasi conversione di modo B? sia verificata nel primo intervallo, non sar? influenzato dalla conversione di modo nel secondo intervallo b , Per impedire ci?, l'equivalente di un'inversione di fase di 180? nell'effetto del campo modulante sul coefficiente di accoppiamento fra modo e modo viene introdotto in corriepondenza degli intervalli appropriati lungo gli elettrodi. Nella forma di realizzazione illustrativa, la componente adattata in fase del coefficiente di accoppiamento ? k o exp (:)2???/?). Per compensare l'inversione di polartit? del campo elettrico, viene effettuata una inversione di compensazione nel coefficiente di accoppiamento introduc?ndo uno spazio addizionale 72-1, 73-1? 72-2, 73-2, uguale a A/2, successivamente a ciascuno degli intervalli ^2.* ^2'*e,^aando ^ stato eseguito, il coefficiente di accoppiamento in ciascun intervallo successivo sar? il negativo di quello che sarebbe stato in assenza dello spazio aggiuntivo. In altre parole:

koexp [J?- <z t>] = - ko e*p [ ?)? * ]. f7)

fornendo cos? la compensazione desiderata.

S? deve notare che la distanza fra dito e dito A ? molto minore della lunghezza di coerenza & ? Perci?, .

o

bench? ciascuno degli intervalli ? X 0 e sia rappres?entato. come includente tre diti, in generale ve n? saranno molti di pi?.di tre. Si deve pure notare che ? pu? non essere un multiplo intero esatto di A *. In questo casoy viene scelto il valore di ?? pi?. vicino ad un numero intero di lunghezze d 'onda spaziali. Ci? corrisponder?, ad una piccolissima variazione nella lunghezza d ' onda di progettazione del segnale modulante ? .

rf

Nella forma di realizzazione illustrativa di figura 10 , ciascun intervallo '^ , con uno spazio ?, perci?, viene aggiunto uno spazio per fornire il semiperiodo spaziale addizionale. Si comprender? tuttavia che se gli intervalli terminassero in un dito, allora il semiperiodo aggiunto sarebbe fornito dall 'aggiunta di un dito aggiuntivo.

Una misura quantitativa del funzionamento dei dispositivi precedentemente descritti pu? essere ottenuta espri mendo la tensione modulante E(z,t) come una funzione della distanza z, lungo gli elettrodi del modulatore e del tempo t, nel modo seguente:

E(z,t) ?= ? sin (kz - tot - ? ) (8) in cui

? l'ampiezza massima del segnale modulante; e k = 2lfnrf

rf

Tenendo pure presente che

Arf f rf

Tarf

e

CJ = 2 TTf ?

rf

si ottiene:

E(z ,t) = Besin_2JL% ( - t 0) (9 )

f*f Trf

I fotoni entranti in corrispondenza dell 'istante t avranno raggiunto un punto z lungo gli elettrodi in cor** ^ /

rispondenza dell ' istante t dato da

z = Tc(t - t0 ) (10) Sostituendo al posto di t dall 'equazione (10) nell' equazione (9 ) ei ottiene

BU.O = E, 8ln [ z ( 1 1 ) - t ] (11)

? oj

H -rf

i C.4 ? ^) >ti.a uuGX-dil/ Qo, Jt?uA?owe ?. Cz i I?Q') ( ?<???>- djGo JLOI-OAAJ. ?*??.????(? V V ?VI CcSC -KiAkipoivvxi&tvaxa. duC ^UVOJLV^OAJ? JL^fcoJuLit ?.<VA ^VMA^OWS. defita eSi-ficuv?! ? ^ eQiJi'wcU poich? l ' effetto elettroottico operativo e proporzionale alla tensione elettrodica, l ' equazione (11) rappresenta pure una misura della perturbazione vista da questi fotoni. Per-[

che i fotoni non abbiano a vedere una variazione nel segno dell ' eff ette elettroottico dorante la lo.ro propagazione, ? necessario che il segno di ?( ?,?^) non si inverta quando z viene variata. So?glion4?? 1-t origino dolla coordinata tempo ,i % -Qjujf^Uivto in nodo- tale che ? ? ? ? 0 o considerando 4 fotoni Qntw?n?i.

o

in corrispondenza di t = 0 , l' equazione (11) si riduce a E(z,0 ) V sin 2 Tr ( 1 lj# (12)

o

rf

E(z,e) non varier? segno se:

2 TT ( 1) z ir (13) f v rf

ppure

Z ?r ( 1 JU (U) A rf 7 _

Osservando che

rf rf

n

rf rf

si ha

1 - ?

z ^ - 2 rf

? 1 - rf

2n rf (15)

che ? l' espressione per la lunghezza ?i coerenza fornita dalla precedente equazione ( 3 ) e che verifica ci? che ? stato dimostrato nelle figure 7 e 8. In altre parole, per l'intervallo di transizione specifico X , non vi ? inversione nel segno di ? /? ? k per fotoni entranti in corrispondenza dei punti di incorcio di zero del segnale modulante. Pi? specificatamente, per la lunghezza d ' onda rf. ? _, corrispondente rf

a ? , l'effetto del disadattamento di velocit? fra i segnao

li ottico e rf non ? importante per lunghezze degli elettrodi inferiori od uguali a ? ?

o

So oi prendo l?1 equazione (il ) par il campo oon un? certo valore f -por ? f - rapppooontcmto la frequenza: effet*-rf

t?iva del segnale modulante e se si introducono inversioni di polari-t? in oorrispondanza di intervalli di ~?q, ove ? ??- -?--calcola?6 dall ' equazione.? (19-) con un vaio-re di t per frj rappresentante il -valore di -progottagi-eae della -frequenza mo? L'uti l it? del la presenta invenzione re I at i vanente al superare la deriva pu? essere dimostrata ana I i t i cernente nel modo che segue. La equazione ( I I ) pu? essere riscritta nei termini di l^ e come una indicazione del la profondit? di modulazione effettiva ottenuta in funzione del la frequenza di modulazione f

dui ante^ allora ? poseri-bile -ott-enere np Mndi l ^ profondi ti di nodulo a i-onc QiEfytefeirva integrando attraverso la lunghezza totale dell' elettrodo, 1. Ci? fornisce le seguenti due equazioni:

( a) per un numero pari di intervalli di inversione ( cio?

L = ?^(n+l) in cui n ? un numero intero dispari) :

/ Edz {cos (n+l ) a (?+1 ) ?]\ (16 )

(h) per un numero dispari di intervalli di inversione ( cio?

L = &#(n+l) in cui n ? un intero pari ):

in cui oC =T?f/2f Aa- oL ^ il CLCIOJ?CX Si noter? che ciascuna delle equazioni (16)

e (17 ) include un termine di ampiezza che ? una funzione della frequenza modulante f, un termine variabile nel tempo che ? un duplicato del segnale modulante ed uno sfasamento che ? una funzione della frequenza di modulazione f/f^. Si noter?

pure che per t0=? 1 _JL__ e f=f f che ? la condizione illustrali o

o

ta in figura 8, il valore integrato di ? ? ? zero, come rappr esentante nella figura.

la figura 11 rappresenta le variazioni nella risposta in ampiezza in funzione della frequenza di modulazione normalizzata f/f , per dispositivi aventi 2,4 e 8 sezioni.

Pure rappresentati sono i risultati per un elettrodo di lunghezza 2 senza inversione di fase di compensazione del walk-off. Come si pu? notare, 1*effetto dell'aumento del numero di sezioni ? quello di spostare la frauda di modulazione da una caratterietica passa?frasso per assenza di inversioni di fase ad una caratteristica passa-franda centrata sulla frequenza f . Per il caso non corretto, non ? ottenifrile alcuna modulazione ottica per f ?= Tuttavia, impiegando l?elettrodo proposto, quando il numero di sezioni aumenta, la risposta in ampiezza aumenta mentre la larghezza di frauda di modulazione diminuisce. Perci? ? ottenuto il traguardo desiderato. Le lunghezze aggiunte consentono lo impiego di tensioni modulanti pi? tasse senza richiedere una riduzione nella frequenza del segnale modulante.

Nel modulatore di figura 2, i due elettrodi esterni 24 e 25 sono rappresentati e descritti come elettrodi a diti.Analogamente, gli elettrodi 62 e 63 nello sfasatore d? figura 9 sono rappresentati e descritti come elettrodi a diti.Tuttavia, ? possifrile tralasciare porzioni di questi elettrodi, e french? tale omissione alteri il loro aspetto, essa non influenza il loro funzionamento. Ad esempio, la figura 12 rappresenta elettrodi 62 e 63 in cui le porzioni tratteggiate 62-1 62-2, 63-1 e 63-2 sono state tralasciate, convertenti gli elettrodi da una coppia di elettrodi a diti ad coppia di elettrodi sinuosi di larghezza uniforme.

Ai fini della presente invenzione, queste due realizzazioni r -? j?

seno equivalenti e servono per illustrare come l'invenzione pub essere praticamente attuata impiegando varie configurazioni di elettrodi.

Nella precedente discussione ? stato supposto, per fini di descrizione, che tutti gli intervalli avessero uguale lunghezza ? . E* stato tuttavia indicato che il prio

mo intervallo e l'ultimo possano essere uguali o inferiori a ? ? Se, ad esempio, il primo intervallo ? minore di % , aifi o lora l'effetto ? l'equivalente di uno sfasamento nel segnale modulante come ? indicato nelle figure 3 e 7? dall'asse verticale spostato 42 e 43? Analogamente, se l'ultimo intervallo ? inferiore a ? , allora l'effetto ? quello di porre tero

mine all'intervallo di interazione in corrispondenza di un punto indicato dall'asse 44 nella figura 7. Tuttavia, per tutti gli altri punti di vista, i dispositivi funzioneranno come ? stato indicato precedentemente.

RIVENDI C A Z IONI

Dispositivo elettroottico

gante si rendente una o pi?. ottiche ed una guida d'onda el trica accoppia?ar"'a dette una o pi? guide d?onda ottiche per mo< localmente, tramite l'effetto elettroottico parametro dette una o pi? guide d'onda otti per fornire ti di 180 0 nella modudetto parametro ad intervalliNUragitudinalmente

distanziati lungo detta una o pi? guide d' onda^ettiche.

C i? che si rivendica ?;

I . Un disposit ivo ottico comprendente;

mezzi di gu i da d'onda ottici ; .

mezzi di guida d'onda elettrici estendent i si l ?o.ngitudinalmente lungo dett i mezzi di. gu ida d'onda ott ici per una distanza di i nterazione L per la modulazione loca le, tramite l 'effetto elettroott ico, del parametro operativo di dett di sposit ivo;

k

dett i mezzi di gu ida d'onda elettrici avendo una lunghezza totale sostanzia lmente uguale a L e i ncludendo, secondo I ' i ri terva l lo longitudi na lmente distanziato lungo di essi , mezzi per produrre l 'equiva lente di uno sfasamento di I 50? in detto parametro operativo.

2. Combinazione secondo la r i vend i cazbne I i n cui : detto dispositivo ? uno sfasatore; . detti mezzi di gui da d'onda ott ici sono cost ituit i da una guida d'onda ott ica si ngola;

i I parametro operativo e la differenza fra la costante di fase del modo TE?=? TM di propagaz ione del le onde e la costante di fase del modo TM d(i) propagai i one del le onde.

3? Combi nazione secondo la rivendicaz ione I in cui : detto disposit ivo ? un modulatore; . , dett i mezzi di guida d'onda ott ici comprendono una coppia di guide d'onda ott iche accoppiate;

? I parametro operat ivo e la differenza fra la costante di fase de I la prima di dette gu i de d'onda e la costa nt e di fase de I I 'a_l_ tra di dette guide d'onda^ ? 4* Combi nazione secondo la rivendicaz ione I , in cui : detto disposit ivo ? un convertitore di modo TE??TM;

detti mezzi di guida d'onda ott ici sono costituiti da una gu i -da d'onda ott ica si ngola;

i l parametro operat ivo e i l coefficiente di accoppiamento fra modo e modo indotto e I ettroott i cameni e.

5? Combi nazione secondo le r i vend i caz i on i 2, 3 oppure 4 i n cui dett i mezzi di guida d'onda elettrici comprendono una p iuseta piana.

6. Combinazione secondo le rivendicazioni 2 o 3 in cui : detti mezzi di guida d'onda elettrici comprendono una plural it? di elettrodi formanti una l inea di trasmissione a striscia piana; e detto sfasamento di 160? ? ottenuto tramite uno spostamento trasversale di detti elettrodi rispetto a detti mezzi di guida d ' of?da ott i c i .

7. Combinazione secondo la r i vend i caz i one I , in cui detti sfasament i di I 80? si verificano a interval l i distanziati fra

da

t -f~

? 2nrf l ?? 1 '

n cu i n _ sono, r i spett i vam?jnte , la lunghezza d'onda rf ( J

la velocit? di propagazione e indice di rifrazione per

o una frequenza de M 'onda elettrica specificata;

*

V ? la velocit? di propagazione al la frequenza del segnal ottico di interesse.

8. Combinazione secondo la rivendicazione 4 in cui :

dett i mezzi di guida d'onda elettrici sono costituiti da una coppia di elettrodi a diti aventi una spaziatura nominale fra dito e dito di A ;

e detto sfasamento di 180? ? ottenuto inserendo un interval lo aggiuj t i vo lungo detti elettrodi uguale a A/2.

y. Sfasatore secondo, la r i vend i caz i one 2 in cui :

detti mezzi di guida d'onda ottici comprendono una striscia anne gata in un materiale elettroottico di indice di rifrazione pi? basso;

e detti mezzi di guida d'onda elettrici comprendono una coppia di elettrodi metal l ici soveapposti su detto substrato ed estendentisi I ongi tudi na Imente lungo detta striscia con uno e quindi l 'altro di detti elettrodi estefiicJent es i alternativamente per interva I I i I ong i tud i na I i d i detta striscia.

IO. S f asat or e secondo la rivendicazione ?, i n cu i i l primo O

Claims (1)

1. e l 'ultimo di dett i interval l i sono ugua I i i nf er tori al la lunghezza 2 degl i interval l i i nt ermedT , in cui detta l uno

   qhezza E ? data da

   o 1

   ? pf

   ?

   o 2;w o

   in cui ? n ^ e V ? sono la lunghezza d'onda, l 'indice di rf rr r f

   rifrazione e la velocit? di propagazione, rispettivamente, per una frequenza del l 'onda elettrica specificata; e

   V ? la velocit? di propagazione del segnale ottico.

   I I . Combinazione secondo la rivendicazione 3, i qQcu i detti mezzi di guida d'onda elettrici comprendono una plural it? di elettrodi metal l ici includenti un elettrodo centrale ed una coppia di elettrodi esterni formanti una l inea di ^rasmissione a striscia estendetesi longitudinalmente lungo dette fuide d'ojn da ott i che;

   detto elettrodo centrale estendendosi a meandri lungo la direzione di trasmissione del l 'onda ottica, estendendosi a I ternat i vamentie per i nterva I I i longitudinal i di una e quindi del l 'altra di dette guide d'onda ottiche;

   in cui e I ett rodU esterni si estendono sul la guida d'onda ottica non coperta da detto elettrodo centrale.