RU164349U1 - Интегральный оптический элемент - Google Patents
Интегральный оптический элемент Download PDFInfo
- Publication number
- RU164349U1 RU164349U1 RU2015156988/28U RU2015156988U RU164349U1 RU 164349 U1 RU164349 U1 RU 164349U1 RU 2015156988/28 U RU2015156988/28 U RU 2015156988/28U RU 2015156988 U RU2015156988 U RU 2015156988U RU 164349 U1 RU164349 U1 RU 164349U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- waveguide
- reflective surface
- optical element
- flat faces
- faces
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
1. Интегральный оптический элемент в виде прозрачной для длин волн заданного диапазона твердотельной заготовки с плоскими гранями, в которой путём модификации показателя преломления сформирован волновод, состоящий из прямолинейных участков, причём оси каждой пары смежных участков пересекаются в плоскости ближайшей грани и лежат в одной плоскости с нормалью к этой грани под одинаковыми углами к ней, а на указанных гранях выполнена отражающая поверхность, отличающийся тем, что заготовка имеет, по меньшей мере, три плоские грани с отражающей поверхностью, образующие в сечении замкнутый контур, а участки волновода образуют трёхмерную спираль.2. Интегральный оптический элемент по п. 1, отличающийся тем, что в качестве отражающей поверхности используют слоистую диэлектрическую структуру, которую наносят непосредственно на указанные плоские грани.
Description
Полезная модель относится к области оптики, а именно, к интегральным оптическим элементам, и может быть использована в качестве основного элемента линий задержки, оптических усилителей или генераторов.
Интегральные оптические элементы являются основой компактных интегральных чипов, реализующих сложные информационные алгоритмы. Некоторые из них, например, линии задержки, усилители и генераторы оптических сигналов, требуют создания значительной длины оптического пути, на которой будет распространяться и преобразовываться сигнал. Линии задержки оптических сигналов широко применяются для реализации алгоритмов получения, обработки и передачи информации в системах оптической коммуникации, в частности, для буферизации сигналов, синхронизации данных и временного мультиплексирования. Кроме того, задержки временных сигналов используют для оптического контроля фазированных антенных решеток в системах коммуникации радиочастотного диапазона, измерения световых полей и сенсинга, корреляционных измерений и др.
Подавляющее большинство современных линий задержки основано на направлении сигнала по дополнительному оптическому пути, длина которого соответствует требуемой временной задержке. В лабораторных условиях для этого часто используют открытое пространство, но такой подход непрактичен для мобильных систем. Альтернативой является выполнение линии задержки на основе длинного оптического волокна, свернутого в кольцо. Однако, для реализации сложных информационных алгоритмов более подходящей является интегрально-оптическая схема компоновки элементов в один чип. Такой подход позволяет создавать компактные устройства массового использования, которые отличаются повышенной устойчивостью к воздействию окружающей среды.
В настоящее время широко используется планарная технология создания волноводной структуры, в которой реализующие элементы чипа волноводы выполнены в одной плоскости. Как правило, такие структуры изготавливают методом литографии. Благодаря большой разнице (контрасту) показателя преломления между сердцевиной (n1) волновода и окружением (n0), его собственные моды хорошо локализованы. В качестве примера можно привести интегрально-оптическую платформу на основе кремниевых волноводов в кварце, контраст в которых составляет Δn=n1-n0~2 (так называемая SOI-платформа). При таком высоком контрасте показателя преломления можно создавать изгибы волновода с малыми радиусами кривизны (менее 15 мкм для SOI-платформы для сигналов с длиной волны 1.55 мкм), что дает возможность плотной упаковки функциональных элементов.
Величина времени задержки τ в волноводном элементе связана с его длиной L линейным соотношением: τ=L/v, где v - скорость распространения сигнала. Потери в линии задержки δ также соотносятся с длиной по линейному закону: δ=βL, где β - коэффициент потерь в волноводе. Для одномодовых SOI волноводов минимальные потери, которые обусловлены рассеянием оптических сигналов на неровностях стенок волноводов, составляют β=2-3 дБ/см (F. Grillot, L. Vivien, S. Laval, E. Cassan, Journal of Lightwave Technology, v. 24, No. 2, p. 891-896, 2006 г.). При задержке τ=1 нс на длине L≈10 см потери будут очень большие: δ≈20-30 дБ.
На сегодняшний день известны способы создания оптических волноводов в объеме диэлектрика с помощью модификации его показателя преломления сфокусированным лазерным излучением. Контраст показателя преломления в таких волноводах очень мал и имеет, как правило, значения Δn~10-4-10-3<<1 - это отвечает случаю, так называемых, слабонаправляющих волноводов. В отличие от большинства планарных технологий волноводы с Δn<<1 не дают возможности создавать изгибы малого радиуса с небольшими потерями, поэтому изготовление линий задержки на основе петель и спиралей из сегментов окружностей не представляется практически реализуемым. При этом на линейных участках потери в таких волноводах достаточно малы (B. McMillenetal. OpticsLetters, v. 37, No. 9, p. 1418-1420, 2012 г.), что оставляет перспективы использования указанного метода.
Из уровня техники известен интегральный оптический элемент в виде прозрачной для длин волн заданного диапазона твердотельной заготовки с плоскими гранями, в которой путем модификации показателя преломления сформирован волновод, состоящий из прямолинейных участков, причем оси каждой пары смежных участков пересекаются в плоскости ближайшей грани и лежат в одной плоскости с нормалью к этой грани под одинаковыми углами к ней, а на указанных гранях выполнена отражающая поверхность (см. патент JPH 0669572, кл.G02B 6/12, опубл. 11.03.1994). Недостатками известного устройства являются сложность изготовления элемента на подложке, относительно большие линейные размеры и высокие световые потери.
Задачей полезной модели является устранение указанных недостатков. Технический результат заключается в повышении эффективности пространственного размещения волновода из прямолинейных участков. Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в интегральном оптическом элементе в виде прозрачной для длин волн заданного диапазона твердотельной заготовки с плоскими гранями, в которой путем модификации показателя преломления сформирован волновод, состоящий из прямолинейных участков, причем оси каждой пары смежных участков пересекаются в плоскости ближайшей грани и лежат в одной плоскости с нормалью к этой грани под одинаковыми углами к ней, а на указанных гранях выполнена отражающая поверхность, заготовка имеет, по меньшей мере, три плоские грани с отражающей поверхностью, образующие в сечении замкнутый контур, а участки волновода образуют трехмерную спираль. В качестве отражающей поверхности предпочтительно используют слоистую диэлектрическую структуру, которую наносят непосредственно на указанные плоские грани.
На чертеже представлен общий вид предлагаемого устройства.
Интегральный оптический элемент выполнен в виде твердотельной заготовки 1 из прозрачного для длин волн заданного диапазона материала (например, стекла). Для создания активных оптических устройств - усилителей и генераторов - помимо прозрачности среда также должна обладать соответствующими специфическими свойствами. Заготовка 1 выполнена в форме прямой призмы с несколькими плоскими гранями 2, образующими в сечении замкнутый контур (на чертеже изображена заготовка 1 с четырьмя гранями и квадратным сечением). В указанной заготовке 1 путем модификации показателя преломления, например, при фокусировке в объеме излучения мощного фемтосекундного лазера, сформирован волновод, который состоит из прямолинейных участков 3, образующих трехмерную спираль (точками показаны места входа и выхода волновода). Использование прямолинейных участков 3 вместо округлых изгибов дает возможность избежать значительных потерь в слабонаправляющих волноводах.
Оси каждой пары смежных участков 3 пересекаются в плоскости ближайшей грани 2 и лежат в одной плоскости с нормалью n к этой грани под одинаковыми углами α к ней (необходимо геометрическое условие эффективного отражения собственных мод волновода). Точности относительного расположения участков 3 добиваются за счет прецизионной шлифовки и полировки грани 2. Непосредственно на гранях 2 нанесена отражающая поверхность 4 (чтобы не перегружать чертеж, поверхность 4 обозначена только на одной грани 2), реализующая отражение излучения из одного участка 3 волновода в другой.
Поверхность 4 предпочтительно выполнена в виде слоистой диэлектрической структуры, которая не только реализует полное зеркальное отражение, но и позволяет управлять дисперсионными характеристиками оптических импульсов, в частности, компенсировать дисперсионное расплывание сигнала при каждом отражении от граней 2. Возможно также использование в качестве отражающей поверхности 4 металлической пленки, напыленной или приложенной к грани 2, но такое выполнение увеличит потери, тем самым сократив допустимую длину волновода.
Для частичного вывода излучения из элемента поверхность 4 выполняют полупрозрачной.
Использование в предлагаемом оптическом элементе пространственной геометрии, подключающей дополнительное измерение, позволяет значительно увеличить эффективную длину волновода, сохранив компактность устройства. При этом отсутствие криволинейных участков минимизирует потери даже в случае в слабонаправляющих волноводов, а простота конструкции позволяет снизить трудозатраты на изготовление.
Claims (2)
1. Интегральный оптический элемент в виде прозрачной для длин волн заданного диапазона твердотельной заготовки с плоскими гранями, в которой путём модификации показателя преломления сформирован волновод, состоящий из прямолинейных участков, причём оси каждой пары смежных участков пересекаются в плоскости ближайшей грани и лежат в одной плоскости с нормалью к этой грани под одинаковыми углами к ней, а на указанных гранях выполнена отражающая поверхность, отличающийся тем, что заготовка имеет, по меньшей мере, три плоские грани с отражающей поверхностью, образующие в сечении замкнутый контур, а участки волновода образуют трёхмерную спираль.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015156988/28U RU164349U1 (ru) | 2015-12-30 | 2015-12-30 | Интегральный оптический элемент |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015156988/28U RU164349U1 (ru) | 2015-12-30 | 2015-12-30 | Интегральный оптический элемент |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU164349U1 true RU164349U1 (ru) | 2016-08-27 |
Family
ID=56893047
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015156988/28U RU164349U1 (ru) | 2015-12-30 | 2015-12-30 | Интегральный оптический элемент |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU164349U1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2655992C1 (ru) * | 2017-05-17 | 2018-05-30 | Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ | Способ создания изгибов волноводов |
RU2678711C1 (ru) * | 2017-10-05 | 2019-01-31 | Михаил Юрьевич Сайгин | Оптическое устройство |
-
2015
- 2015-12-30 RU RU2015156988/28U patent/RU164349U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2655992C1 (ru) * | 2017-05-17 | 2018-05-30 | Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ | Способ создания изгибов волноводов |
RU2678711C1 (ru) * | 2017-10-05 | 2019-01-31 | Михаил Юрьевич Сайгин | Оптическое устройство |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8538208B2 (en) | Apparatus for coupling light between input and output waveguides | |
US20150219989A1 (en) | Superlens and method for making the same | |
CA2576969C (en) | Broadband fiber optic tap | |
US10310195B2 (en) | Adiabatic optical coupling systems | |
US20050036737A1 (en) | Waveguide lens with multimode interference | |
CN102778730A (zh) | 基于多模干涉器反射镜的反射式阵列波导光栅 | |
RU164349U1 (ru) | Интегральный оптический элемент | |
JP2015524087A (ja) | マルチコア光ファイバを最適化する方法およびそれを利用するデバイス | |
JP5472833B2 (ja) | 反射材及び光学構造物 | |
CN202870343U (zh) | 基于多模干涉器反射镜的反射式阵列波导光栅 | |
US20020114568A1 (en) | Optical fiber termination collimator and process of manufacture | |
Hou et al. | Physics of elliptical reflectors at large reflection and divergence angles I: Their design for nano-photonic integrated circuits and application to low-loss low-crosstalk waveguide crossing | |
JP3661036B2 (ja) | 導波路型光機能素子 | |
CN201434918Y (zh) | 一种光纤光栅器件 | |
Wolf et al. | Direct core-selective inscription of Bragg grating structures in seven-core optical fibers by femtosecond laser pulses | |
Linares et al. | Glass processing by ion exchange to fabricate integrated optical planar components: applications | |
US20180329144A1 (en) | Optical signal splitter | |
JP3803776B2 (ja) | 導波路型光機能素子 | |
RU2655992C1 (ru) | Способ создания изгибов волноводов | |
JP3555888B2 (ja) | 自己導波光回路 | |
Tsarev | Silicon wire waveguide crossing with negligible loss and crosstalk | |
RU2783298C1 (ru) | Световозвращающий элемент | |
KR20060113304A (ko) | 대형 코어 폴리머 광도파로를 이용한 가변 광 감쇠기 | |
JPS5851244B2 (ja) | シユウセキヒカリハンシヤソウチ | |
Will et al. | Fabrication of three-dimensional photonics devices using femtosecond laser pulses |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20171231 |