RU2046389C1 - Optical modes wave-guide controlled converter - Google Patents
Optical modes wave-guide controlled converter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2046389C1 RU2046389C1 SU4725180A RU2046389C1 RU 2046389 C1 RU2046389 C1 RU 2046389C1 SU 4725180 A SU4725180 A SU 4725180A RU 2046389 C1 RU2046389 C1 RU 2046389C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- optical
- waveguide
- layer
- metal electrodes
- electro
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к оптической обработке информации, в частности к устройствам интегральной оптики, и может быть применено в качестве конвертора мод оптического излучения, а также амплитудного оптического модулятора для волоконно-оптических линий связи. The invention relates to optical information processing, in particular to integrated optics devices, and can be used as an optical radiation mode converter, as well as an amplitude optical modulator for fiber-optic communication lines.
Целью изобретения является расширение функциональных возможностей, увеличение быстродействия и минимизация устройства. The aim of the invention is to expand the functionality, increase speed and minimize the device.
Цель достигается тем, что волноводный преобразователь оптических мод содержит оптическую подложку с оптическим волноводом и металлическими электродами. Над оптическим волноводом расположен покровный слой, а также вторые металлические электроды, межэлектродная область которых соосна межэлектродной области первых металлических электродов и соосна оптическому входу и оптическому выходу. Электрооптический прозрачный слой с показателем преломления большим, чем показатель преломления оптического волновода, расположен на поверхности оптического волновода над первыми и вторыми металлическими электродами под покровным слоем, а его толщина монотонно увеличивается от первой к второй паре металлических электродов. The goal is achieved in that the waveguide converter of the optical modes contains an optical substrate with an optical waveguide and metal electrodes. A coating layer is located above the optical waveguide, as well as second metal electrodes, the interelectrode region of which is coaxial with the interelectrode region of the first metal electrodes and is coaxial with the optical input and optical output. An electro-optical transparent layer with a refractive index greater than the refractive index of the optical waveguide is located on the surface of the optical waveguide above the first and second metal electrodes under the coating layer, and its thickness increases monotonically from the first to the second pair of metal electrodes.
Электрооптический прозрачный слой может иметь постоянную толщину, а его показатель преломления увеличивается от первой к второй паре металлических электродов. The electro-optical transparent layer can have a constant thickness, and its refractive index increases from the first to the second pair of metal electrodes.
На фиг. 1 изображена схема волноводного преобразователя оптических мод; на фиг. 2 изображено распределение показателя преломления трехслойной волноводной структуры; на фиг. 3 изображено графическое решение характеристического уравнения для оптических волноводных мод ТМ- и ТЕ-типов трехслойной волноводной структуры; на фиг. 4 изображено распределение показателей преломления четырехслойной волноводной структуры; на фиг. 5 изображено графическое решение характеристического уравнения для оптических волноводных мод ТМ- и ТЕ-типов четырехслойной волноводной структуры; на фиг. 6 совместно изображены графические решения характеристических уравнений оптических волноводных мод ТМ- и ТЕ-типов трехслойной и четырехслойной волноводных структур; на фиг. 7 и 8 изображены графические решения характеристических уравнений оптических волноводных мод ТМ- и ТЕ-типов трехслойной и четырехслойной волноводных структур при приложении на металлические электроды управляющих напряжений; на фиг. 9 и 10 изображены графические решения характеристических уравнений оптических волноводных мод ТМ- и ТЕ-типов трехслойной и четырехслойной волноводных структур при приложении на металлические электроды управляющих напряжений. In FIG. 1 shows a diagram of a waveguide optical mode converter; in FIG. 2 shows the distribution of the refractive index of a three-layer waveguide structure; in FIG. 3 shows a graphical solution of the characteristic equation for the optical waveguide modes of TM and TE types of a three-layer waveguide structure; in FIG. 4 shows the distribution of refractive indices of a four-layer waveguide structure; in FIG. 5 shows a graphical solution of the characteristic equation for the optical waveguide modes of TM and TE types of a four-layer waveguide structure; in FIG. 6 together depicts graphical solutions of the characteristic equations of the optical waveguide modes of TM and TE types of three-layer and four-layer waveguide structures; in FIG. 7 and 8 depict graphical solutions of the characteristic equations of the optical waveguide modes of TM and TE types of three-layer and four-layer waveguide structures when control voltages are applied to metal electrodes; in FIG. Figures 9 and 10 depict graphical solutions of the characteristic equations of the optical waveguide modes of TM and TE types of three-layer and four-layer waveguide structures when control voltages are applied to metal electrodes.
Волноводный преобразователь оптических мод содержит оптическую подложку 1, оптический волновод 2, электрооптический прозрачный слой 3, покровный слой 4, металлические электроды 5, металлические электроды 6, оптический вход 7, оптический выход 8. Электрооптический прозрачный слой 3 представляет собой прямоугольный параллелепипед, усеченный плоскостью, причем секущая плоскость при пересечении с верхней плоскостью оптического волновода 2 образует прямую, перпендикулярную направлению распространения оптического излучения. Оптический вход 7 и оптический выход 8 расположены соосно межэлектродным областям металлических электродов 5 и металлических электродов 6. Электрооптический прозрачный слой 3 расположен на поверхности оптического волновода 2 над металлическими электродами 5 и металлическими электродами 6. The waveguide optical mode converter comprises an
Рассмотрим работу волноводного преобразователя оптических мод (фиг. 1). Подадим на оптический вход 7 оптическое когерентное излучение; оно будет распространяться по оптическому волноводу 2. Для облегчения рассмотрения разобьем оптический волновод 2 условно на три области I, II, III (фиг. 1), где в I и III областях оптический волновод 2 представляет собой трехслойную волноводную структуру (фиг. 2), и характеристическое уравнение которого может быть представлено в виде:
WK-Ф24-Ф23= πN (1) при N 0, 1, 2, где Ф24 arctg{[(β/k)2 n4 2] 1/2/n4 2[n2 2 (β/k)2]1/2} (2) Ф23 arctg{[(β/k)2 n3 2]1/2/n2 2[n2 2 (β/k)2]1/2} (3) для оптической волны ТМ-типа, где Ф24 arctg{n2 2[(β/k)2 n4 2]1/2/n4 2[n2 2 -(β/k)2]1/2} (4)
Ф23 arctg{n2 2[(β/k)2 n3 2]1/2/n3 2[n2 2 (β/k)2]1/2} (5) для оптической волны ТЕ-типа, где Фij набег фазы оптического когерентного излучения на границе раздела i и j слоев; N порядковый номер моды; n1 показатель преломления электрооптического прозрачного слоя 3; n2 показатель преломления оптического волновода 2; n3 показатель преломления оптической подложки 1; n4 показатель преломления покровного слоя 4; β- постоянная распространения оптического излучения; W глубина оптического волновода 2; K волновое число (K 2 π / λ); λ длина волны оптического излучения в свободном пространстве.Consider the operation of the waveguide converter of the optical modes (Fig. 1). We apply to the optical input 7 optical coherent radiation; it will propagate along the optical waveguide 2. To facilitate consideration, we divide the optical waveguide 2 into three regions I, II, III (Fig. 1), where in I and III regions the optical waveguide 2 is a three-layer waveguide structure (Fig. 2), and the characteristic equation of which can be represented as:
Wk -F 24 -F 23 = πN (1) at
Ф 23 arctan {n 2 2 [(β / k) 2 n 3 2 ] 1/2 / n 3 2 [n 2 2 (β / k) 2 ] 1/2 } (5) for a TE-type optical wave, where f ij phase incidence of the optical coherent radiation at the interface of i and j layers; N fashion serial number; n 1 refractive index of the electro-optical
Решение характеристического уравнения (1) для ТМ- и ТЕ-типов оптических волноводных мод (при N 0) представлено графически на фиг. 3; из графического решения видно, что при фиксированной толщине W оптического волновода 2 и при фиксированных значениях показателей преломления n2, n3, n4 в областях I и III по оптическому волноводу 2 могут распространяться оптические волны ТМ- и ТЕ-типа с постоянными распространения β1 и β2 соответственно.The solution of the characteristic equation (1) for the TM and TE types of optical waveguide modes (at N 0) is presented graphically in FIG. 3; the graphic solution shows that for a fixed thickness W of the optical waveguide 2 and for fixed values of the refractive indices n 2 , n 3 , n 4 in regions I and III, optical waves of the TM and TE type with propagation constants β can propagate along the optical waveguide 2 1 and β 2, respectively.
В области II (фиг. 1) оптический волновод 2 покрыт электрооптическим прозрачным слоем 3, который представляет собой прямоугольный параллелепипед, усеченный плоскостью ABCD, причем секущая плоскость при пересечении с верхней плоскостью оптического волновода 2 образует прямую, перпендикулярную направлению распространения оптического излучения. В области II оптический волновод 2 представляет собой четырехслойную волноводную структуру, причем высота электрооптического прозрачного слоя 3 изменяется с изменением координаты вдоль оси Y (фиг. 1). In region II (Fig. 1), the optical waveguide 2 is covered with an electro-optical
Распределение показателя преломления четырехслойной волноводной структуры (область II) в фиксированном сечении представлено на фиг. 4. The distribution of the refractive index of a four-layer waveguide structure (region II) in a fixed cross section is shown in FIG. 4.
Очевидно, что постоянные распространения β1 и β2 оптических волн ТМ- и ТЕ-типов соответственно должны удовлетворять неравенству:
(6) и в области II для четырехслойной волноводной структуры характеристическое уравнение при условии, что
kn2 ≥ β ≥ kn3 (7) имеет вид:
Hh1 N π + arctg (I14h4/h1) +
+arctg{ I12(h2/h1) tg [arctg(I23h3/h2) Wh2] (8) при N 0, 1, 2, где h1 2 k2n1 β2;
h2 2 k2n2 β2;
h3 2 -k2n3 2 + β2;
h4 β2 k2n4 2;
Iij= где Н толщина оптического прозрачного слоя 3.Obviously, the propagation constants β 1 and β 2 of the optical waves of TM and TE types, respectively, must satisfy the inequality:
(6) and in region II, for the four-layer waveguide structure, the characteristic equation, provided that
kn 2 ≥ β ≥ kn 3 (7) has the form:
Hh 1 N π + arctg (I 14 h 4 / h 1 ) +
+ arctan {I 12 (h 2 / h 1 ) tg [arctan (I 23 h 3 / h 2 ) Wh 2 ] (8) at
h 2 2 k 2 n 2 β 2 ;
h 3 2 -k 2 n 3 2 + β 2 ;
h 4 β 2 k 2 n 4 2 ;
I ij = where H is the thickness of the optical
Решение характеристического уравнения (8) при N 0 и толщине оптического волновода 2, равной W, в областях I и III представлено графически на фиг. 5. The solution of the characteristic equation (8) at
На фиг. 6 совместно показаны графические решения характеристических уравнений (1) и (8) для трехслойной и четырехслойной волноводных структур соответственно. Из графических решений характеристических уравнений (1) и (8) для трехслойной и четырехслойной волноводных структур (фиг. 6) определяется толщина H1 электрооптического прозрачного слоя 3, при котором в данном оптическом волноводе 2 (область II) будет существовать оптическая волноводная мода ТМ с постоянной распространения β1*, равной постоянной распространения β1 оптической волноводной моды ТМ-типа трехслойной волноводной структуры (области I и III). При выполнении условия согласования постоянных распространения оптических волноводных мод трехслойной волноводной структуры β1 и четырехслойной водноводной структуры β1* (т.е. при β1* β1) оптическая волноводная мода ТМ-типа трехслойной волноводной структуры (область I) преобразуется в оптическую волноводную моду ТМ-типа четырехслойной волноводной структуры (на границе областей I и II, фиг. 1) без энергетических потерь.In FIG. 6 together shows graphical solutions of the characteristic equations (1) and (8) for the three-layer and four-layer waveguide structures, respectively. From the graphical solutions of the characteristic equations (1) and (8) for the three-layer and four-layer waveguide structures (Fig. 6), the thickness H 1 of the electro-optical
Из графических решений характеристических уравнений (1) и (8) для трехслойной и четырехслойной волноводных структур (фиг. 6) следует, что при выбранной толщине Н1 электрооптического прозрачного слоя 3 оптическая волноводная мода ТЕ-типа трехслойной волноводной структуры (область I) при переходе в четырехслойную волноводную структуру (область II, фиг. 1) преобразуется в оптическую излучательную моду, так как при фиксированной толщине Н1 электрооптического прозрачного слоя 3 и постоянной распространения β2 оптической волноводной моды ТЕ-типа трехслойной волноводной структуры характеристическое уравнение (8) для четырехслойной волноводной структуры не имеет решения, поскольку оптические волноводные моды ТЕ-типов трехслойной и четырехслойной волноводных структур не согласованы по постоянным распространения (т.е. β1* ≠ β2).From the graphical solutions of the characteristic equations (1) and (8) for a three-layer and four-layer waveguide structures (Fig. 6), it follows that for a selected thickness H 1 of an electro-optical
При распространении оптической волноводной моды ТМ-типа четырехслойной волноводной структуры от границы областей I, II к границе областей II, III (фиг. 1) с увеличением толщины электрооптического прозрачного слоя 3 постоянная распространения данной моды возрастает и на границе областей II, III при достижении значения постоянной распространения β2* оптической волноводной моды ТМ-типа четырехслойной волноводной структуры, равной постоянной распространения β2 оптической волноводной моды ТЕ-типа трехслойной волноводной структуры, из решений характеристических уравнений (1) и (8) определяется толщина Н2электрооптического прозрачного слоя 3 (фиг. 6). При этом, так как выполняется условие согласования постоянных распространения β2* оптической волноводной моды ТМ-типа четырехслойной волноводной структуры и β2 оптической волноводной моды ТЕ-типа трехслойной волноводной структуры (т.е. β2* β2), оптическая волноводная мода ТМ-типа четырехслойной волноводной структуры (область II) преобразуется в оптическую волноводную моду ТЕ-типа трехслойной волноводной структуры (область III) на границе областей II, III без энергетических потерь. Таким образом, на оптическом выходе 8 будет зарегистрировано оптическое когерентное излучение ТЕ-поляризации.With the propagation of the TM-type optical waveguide mode of a four-layer waveguide structure from the boundary of regions I, II to the boundary of regions II, III (Fig. 1) with an increase in the thickness of the electro-optical
Подадим на металлические электроды 5 управляющее напряжение такой полярности, чтобы показатель преломления электрооптического прозрачного слоя изменился в сторону увеличения за счет электрооптического эффекта по закону:
Δnэ.о= rijn
rij компонента электрооптического тензора.We apply a control voltage of such polarity to the
Δn e.o = r ij n
r ij component of the electro-optical tensor.
В результате увеличивается постоянная распространения оптической волноводной моды ТМ-типа четырехслойной волноводной структуры на величину Δ β, которая определяется из решения характеристического уравнения (8) путем подстановки в данное уравнение вместо n1 n1 + +nэ.о. Величина прикладываемого управляющего напряжения U1 определяется из уравнений (8), (9) и должна удовлетворять условию, что изменение постоянной распространения β1 * оптической волноводной моды ТМ-типа четырехслойной волноводной структуры должно происходить на величину Δ β1, равную
Δ β' / β2 * β1 * / (10)
В этом случае оптическая волноводная мода ТЕ-типа трехслойной волноводной структуры на границе областей I и II (фиг. 1) преобразуется в оптическую волноводную моду ТМ-типа четырехслойной волноводной структуры, так как выполняется условие согласования постоянных распространения данных оптических волноводных мод (фиг. 7), т.е.As a result, the propagation constant of the TM-type optical waveguide mode of the four-layer waveguide structure increases by Δ β, which is determined from the solution of characteristic equation (8) by substituting n 1 n 1 + + n e.o. in this equation. The magnitude of the applied control voltage U 1 is determined from equations (8), (9) and must satisfy the condition that the change in the propagation constant β 1 * of the TM type optical waveguide mode of the four-layer waveguide structure should occur by Δ β 1 equal to
Δ β ' / β 2 * β 1 * / (10)
In this case, the TE optical type waveguide mode of the three-layer waveguide structure at the boundary of regions I and II (Fig. 1) is converted to the TM type optical waveguide mode of the four-layer waveguide structure, since the condition for matching the propagation constants of the optical waveguide modes is fulfilled (Fig. 7 ), i.e.
(β1 + Δ β') β2* (11)
Таким образом, в области II (фиг. 1) четырехслойной волноводной структуры от границы областей I и II будет распространяться оптическая волноводная мода ТМ-типа.(β 1 + Δ β ') β 2 * (11)
Thus, in the region II (Fig. 1) of the four-layer waveguide structure, an TM-type optical waveguide mode will propagate from the boundary of regions I and II.
Оптическая волноводная мода ТМ-типа трехслойной волноводной структуры при данном приложенном управляющем напряжении U1 к металлическим электродам 5 имеет на границе раздела областей I и II постоянную распространения β1 и при переходе в четырехслойную волноводную структуру (область II, фиг. 1) будет преобразовываться в оптическую излучательную моду, так как не выполняется условие согласования по постоянным распространения оптической волноводной моды ТМ-типа трехслойной волноводной структуры и оптической волноводной моды ТМ-типа четырехслойной волноводной структуры при фиксированной толщине Н1 электрооптического прозрачного слоя 3 (фиг. 7), т.е.An optical TM waveguide mode of a three-layer waveguide structure at a given applied control voltage U 1 to the
β1 * + Δ β ' ≠ β1 (12)
Рассмотрим случай подачи на металлические электроды 5 управляющего напряжения U2 такой полярности, чтобы электрооптический прозрачный слой 3 изменил показатель преломления в сторону уменьшения за счет электрооптического эффекта по закону:
Δn rijn
В результате уменьшается постоянная распространения β1 оптической волноводной моды ТМ-типа четырехслойной волноводной структуры на величину , определяемую из (8), (13). В связи с этим происходят преобразования как оптической волноводной моды ТМ-типа, так и ТЕ-типа трехслойной волноводной структуры (область I, фиг. 1) в оптические излучательные моды четырехслойной волноводной структуры (область II, фиг. 1) на границе областей I, II, так как не выполняются условия согласования по постоянным распространения оптических волноводных мод ТМ- и ТЕ-типов трехслойной волноводной структуры (область I) и оптической волноводной моды ТМ-типа четырехслойной волноводной структуры при фиксированной толщине Н электрооптического прозрачного слоя 3 (фиг. 8), т.е.β 1 * + Δ β '≠ β 1 (12)
Consider the case of applying to the metal electrodes 5 a control voltage U 2 of such a polarity that the electro-optical
Δn r ij n
As a result, the propagation constant β 1 of the TM-type optical waveguide mode of the four-layer waveguide structure decreases by determined from (8), (13). In this connection, both the TM-type optical waveguide mode and the TE-type transformations of the three-layer waveguide structure (region I, Fig. 1) are converted into optical radiative modes of the four-layer waveguide structure (region II, Fig. 1) at the boundary of regions I, II, since the matching conditions for the propagation constants of the optical waveguide modes of TM and TE types of the three-layer waveguide structure (region I) and the optical waveguide mode of the TM type of the four-layer waveguide structure with a fixed thickness H are electro-optic, th transparent layer 3 (Fig. 8), i.e.
β
Таким образом, прикладывая к металлическим электродам 5 управляющее напряжение необходимой полярности и величины, возможно оптические волноводные моды ТМ- и ТЕ-типов трехслойной волноводной структуры на границе областей I и II преобразовать либо в оптическую волноводную моду ТМ-типа, либо в оптические излучательные моды четырехслойной волноводной структуры (область II, фиг. 1), что говорит не только о возможности конверсии мод, но и о возможности амплитудной модуляции.β
Thus, by applying a control voltage of the required polarity and magnitude to the
Следовательно, при фиксированной толщине Н1 электрооптического прозрачного слоя 3 (фиг. 1) в четырехслойной волноводной структуре (область II) будет распространяться оптическая волноводная мода ТМ-типа, и с увеличением толщины электрооптического прозрачного слоя 3 будет возрастать значение постоянной распространения данной оптической моды, и при толщине Н2 электрооптического прозрачного слоя 3 значение постоянной распространения этой оптической моды будет равно β2*.Therefore, with a fixed thickness H 1 of the electro-optical transparent layer 3 (Fig. 1), a TM-type optical waveguide mode will propagate in the four-layer waveguide structure (region II), and the propagation constant of this optical mode will increase with increasing thickness of the electro-optical
Подадим на металлические электроды 6 управляющее напряжение такой полярности, чтобы показатель преломления электрооптического прозрачного слоя 3 изменился в сторону уменьшения за счет электрооптического эффекта по закону (9). В результате уменьшается постоянная распространения оптической волноводной моды ТМ-типа четырехслойной волноводной структуры на величину Δ β, которая определяется из решения характеристического уравнения (8) путем подстановки в данное уравнение вместо n1 n1 + Δ nэ.о.We apply a control voltage of such polarity to the
Величина прикладываемого управляющего напряжения U3 определяется из уравнений (8) и (9) и должна удовлетворять условию, что уменьшение постоянной распространения β1* оптической волноводной моды ТМ-типа четырехслойной волноводной структуры должно происходить на величину (под действием электрооптического эффекта), равную
- (14)
В этом случае оптическая волноводная мода ТМ-типа четырехслойной волноводной структуры (область II, фиг. 1) на границе областей II и III преобразуется в оптическую волноводную моду ТМ-типа трехслойной волноводной структуры (область III), так как выполняется условие согласования постоянных распространения данных оптических волноводных мод (фиг. 10), т.е.The value of the applied control voltage U 3 is determined from equations (8) and (9) and must satisfy the condition that the propagation constant β 1 * of the TM type optical waveguide mode of the four-layer waveguide structure should decrease by (under the influence of the electro-optical effect) equal to
- (fourteen)
In this case, the optical waveguide mode of the TM type of the four-layer waveguide structure (region II, Fig. 1) at the boundary of regions II and III is converted to the optical waveguide mode of the TM type of the three-layer waveguide structure (region III), since the condition for matching the propagation constants of the data is satisfied optical waveguide modes (Fig. 10), i.e.
(β
Таким образом, в области III трехслойной волноводной структуры будет распространяться оптическая волноводная мода ТМ-типа.(β
Thus, in region III of a three-layer waveguide structure, an TM-type optical waveguide mode will propagate.
Подадим на металлические электроды 6 управляющее напряжение U4такой полярности, чтобы показатель преломления электрооптического прозрачного слоя 3 увеличился за счет электрооптического эффекта по закону (9). В результате увеличивается постоянная распространения оптической волноводной моды ТМ-типа четырехслойной волноводной структуры на величину Δ β, которая определяется из решения характеристического уравнения (8) путем подстановки в данное уравнение вместо n1 n1 + Δ nэ.о.We apply to the metal electrodes 6 a control voltage U 4 of such polarity that the refractive index of the electro-optical
В связи с этим оптическая волноводная мода ТМ-типа четырехслойной волноводной структуры (область II) на границе областей II, III преобразуется в оптические излучательные моды трехслойной волноводной структуры (область III), так как не удовлетворяются условия согласования постоянных распространения оптической волноводной моды ТМ-типа четырехслойной волноводной структуры и оптических волноводных мод ТМ- и ТЕ-типов трехслойной волноводной структуры (фиг. 9), т.е. β
Исходя из вышеизложенного, легко рассмотреть работу предлагаемого устройства при одновременной подаче управляющих напряжений на металлические электроды 5 и металлические электроды 6. Based on the foregoing, it is easy to consider the operation of the proposed device while supplying control voltages to the
Функциональные возможности волноводного преобразователя оптических мод при одновременной подаче управляющих напряжений на металлические электроды 5 и металлические электроды 6 при различных комбинациях состояния поляризации оптического когерентного излучения на оптическом входе 7 представлены в табл. 1. The functionality of the waveguide optical mode converter with the simultaneous supply of control voltages to the
Из рассмотренной выше теории следует, что при подаче оптического когерентного излучения различных комбинаций состояния поляризации на оптический выход 8 предлагаемое устройство при одновременной подаче управляющих напряжений на металлические электроды 5 и металлические электроды 6 будет функционировать, как показано в табл. 2. From the theory considered above it follows that when applying optical coherent radiation of various combinations of the polarization state to the
Из вышеизложенного следует, что при подаче на металлические электроды 5 управляющего напряжения , удовлетворяющего условию
U1≅ ≅ U2, (16) и при одновременной подаче на металлические электроды 6 управляющего напряжения , удовлетворяющего условию
U3≅ ≅ U4 (17) предлагаемое устройство будет функционировать либо как аналоговый амплитудный модулятор, либо как аналоговый поляризационный модулятор оптического излучения, в зависимости от комбинации приложенных управляющих напряжений к металлическим электродам 5 и металлическим электродам 6.From the above it follows that when applying to the
U 1 ≅ ≅ U 2 , (16) and with a simultaneous supply of control voltage to the
U 3 ≅ ≅ U 4 (17), the proposed device will function either as an analog amplitude modulator or as an analog polarizing optical radiation modulator, depending on the combination of applied control voltages to the
Частным случаем предлагаемого устройства является устройство, у которого электрооптический прозрачный слой 3 выполнен в виде прямоугольного параллелепипеда с показателем преломления, монотонно увеличивающимся от первой к второй паре металлических электродов, причем наименьший показатель преломления этого слоя должен быть больше показателя преломления оптического волновода 2. Очевидно, что значения показателей преломления электрооптического прозрачного слоя 3, необходимые для эффективного функционирования заявляемого устройства, определяются из решений характеристических уравнений трехслойной и четырехслойной волноводных структур. A particular case of the proposed device is a device in which the electro-optical
Из рассмотренной выше теории следует, что эффективность работы предлагаемого устройства, т.е. эффективность преобразования оптических волноводных мод, не зависит ни от длины металлических электродов 5 и 6, ни от длины L электрооптического прозрачного слоя 3, что обусловлено тем, что межмодовые взаимодействия происходят на расстояниях порядка длин волн оптического когерентного излучения. From the above theory it follows that the efficiency of the proposed device, i.e. the conversion efficiency of optical waveguide modes does not depend on the length of the
Рассмотрение работы предлагаемого устройства в качестве примера проводилось для планарного оптического волновода. Очевидно, что при замене характеристических уравнений (1) и (8) на характеристические уравнения, соответствующие параметрам оптических волноводов любого типа, данная теория будет справедлива. Consideration of the operation of the proposed device as an example was carried out for a planar optical waveguide. Obviously, when replacing the characteristic equations (1) and (8) with the characteristic equations corresponding to the parameters of optical waveguides of any type, this theory will be valid.
В качестве оптической подложки 1 можно использовать стекло К-8, в котором методом термодиффузии калия сформирован оптический волновод 2, технологические режимы изготовления которого удовлетворяют условию существования в оптическом волноводе 2 одной ТМ и одной ТЕ оптической волноводной моды при заданном значении длины волны оптического когерентного излучения (длина волны оптического когерентного излучения λ 0,85 мкм; температура диффузии Т 350оС; время диффузии t 1 ч). На поверхности оптического волновода 2 расположены металлические электроды 5 и 6 из алюминия, изготовленные методом жидкостной фотолитографии (ширина электрода 20 мкм, зазор между электродами 7 мкм, длина электродов 500 мкм, толщина 0,2 мкм). На поверхности оптического волновода 2 расположен электрооптический прозрачный слой 3, изготовленный из ZnO и имеющий следующие параметры: n1 2,015, L 1500 мкм, Н10,06 мкм, Н2 0,08 мкм). В качестве покровного слоя 4 может быть применена любая оптически прозрачная среда с показателем преломления меньшим, чем показатель преломления оптического волновода 2, в нашем случае воздух (n4 1).As an
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4725180 RU2046389C1 (en) | 1989-08-02 | 1989-08-02 | Optical modes wave-guide controlled converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4725180 RU2046389C1 (en) | 1989-08-02 | 1989-08-02 | Optical modes wave-guide controlled converter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2046389C1 true RU2046389C1 (en) | 1995-10-20 |
Family
ID=21463924
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4725180 RU2046389C1 (en) | 1989-08-02 | 1989-08-02 | Optical modes wave-guide controlled converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2046389C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003036372A1 (en) * | 2001-10-24 | 2003-05-01 | Alexei Andreevich Pokrovski | Method for spectral selective transformation of optical radiation modes in a waveguide and device for carrying out said method |
-
1989
- 1989-08-02 RU SU4725180 patent/RU2046389C1/en active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
S.Optical massmemories and optical IC elementsapplications. Amorphous Semiconductor, Technologies. Devies., 1982, р.296-310. * |
Божевольный С.И., Золотов Е.М., Прохоров А.М., Щербаков Е.М. Исследование интерферометрического модулятора на основе канального волновода в LiNBO3. - Квантовая электроника, 1981, т.8, N 8, с.1746-1749. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003036372A1 (en) * | 2001-10-24 | 2003-05-01 | Alexei Andreevich Pokrovski | Method for spectral selective transformation of optical radiation modes in a waveguide and device for carrying out said method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Ramer | Integrated optic electrooptic modulator electrode analysis | |
US6914999B2 (en) | Electro-optic modulators | |
US10921682B1 (en) | Integrated optical phase modulator and method of making same | |
US4039249A (en) | Integrated optical devices including tunable fixed grating | |
EP0241967A1 (en) | Electro-optically induced optical waveguide, and active devices comprising such a waveguide | |
US4127320A (en) | Multimode optical modulator/switch | |
TW446846B (en) | Hybrid digital electro-optic switch | |
EP0289332B1 (en) | Optical device | |
US3877782A (en) | Electro-optical thin film device | |
US7079714B2 (en) | Electro-optic devices having flattened frequency response with reduced drive voltage | |
US8218226B2 (en) | Surface-plasmon-based optical modulator | |
Ramer et al. | Experimental integrated optic circuit losses and fiber pigtailing of chips | |
US3990775A (en) | Thin-film optical waveguide | |
US20070147725A1 (en) | Coupled-waveguide electro-optic switch based on polarisation conversion | |
WO1989001171A1 (en) | Optical fibre components | |
RU2046389C1 (en) | Optical modes wave-guide controlled converter | |
Okayama et al. | Directional coupler switch with reduced voltage-length product | |
CN115097567B (en) | Compact dual-mode plasma waveguide modulator based on phase change material | |
JP2993192B2 (en) | Light control circuit | |
Ramer | Progress on electro-optic integrated optic devices | |
JP2606552B2 (en) | Light control device | |
JP2659786B2 (en) | Mode light separator | |
JPS60177318A (en) | Modulated light source | |
February | Integrated optical phase modulator and method of making same | |
JP2707876B2 (en) | Waveguide type optical switch |