RU2120649C1 - Method of commutation and modulation of unidirectional distributively-coupled waves ( versions ) and device for its realization - Google Patents

Method of commutation and modulation of unidirectional distributively-coupled waves ( versions ) and device for its realization Download PDF

Info

Publication number
RU2120649C1
RU2120649C1 RU97109964/28A RU97109964A RU2120649C1 RU 2120649 C1 RU2120649 C1 RU 2120649C1 RU 97109964/28 A RU97109964/28 A RU 97109964/28A RU 97109964 A RU97109964 A RU 97109964A RU 2120649 C1 RU2120649 C1 RU 2120649C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radiation
waveguide
input
output
optical
Prior art date
Application number
RU97109964/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU97109964A (en
Inventor
А.А.(RU) Майер
А.А. Майер
Original Assignee
Майер Оптикал Рисеч Энд Текнолоджис ГмбХ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to RU97109964/28A priority Critical patent/RU2120649C1/en
Application filed by Майер Оптикал Рисеч Энд Текнолоджис ГмбХ filed Critical Майер Оптикал Рисеч Энд Текнолоджис ГмбХ
Priority to IL13347498A priority patent/IL133474A0/en
Priority to US09/242,269 priority patent/US6418255B1/en
Priority to KR1019997011983A priority patent/KR20010013957A/en
Priority to AU88920/98A priority patent/AU730103B2/en
Priority to IL13347198A priority patent/IL133471A0/en
Priority to JP50220699A priority patent/JP2002510401A/en
Priority to AU88919/98A priority patent/AU730106B2/en
Priority to KR1019997011772A priority patent/KR20010013757A/en
Priority to US09/242,255 priority patent/US6580859B1/en
Priority to PCT/RU1998/000178 priority patent/WO1998057230A1/en
Priority to PCT/RU1998/000177 priority patent/WO1998057229A1/en
Priority to EP98940703A priority patent/EP0988578A1/en
Priority to JP50220799A priority patent/JP2002511155A/en
Priority to EP98940702A priority patent/EP0988577A1/en
Priority to CA002293376A priority patent/CA2293376A1/en
Priority to CA002293445A priority patent/CA2293445A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2120649C1 publication Critical patent/RU2120649C1/en
Publication of RU97109964A publication Critical patent/RU97109964A/en
Priority to US10/300,811 priority patent/US20030103745A1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: fibre-optical communication lines, optical logic circuits. SUBSTANCE: method of commutation and modulation of distributively-coupled waves is realized with the aid of nonlinear optical waveguide manufactured in the form of laminated structure of MQW type with alternating layers that is semiconductor birefrigent and/or optically active, includes lead-in of polarized optical signal emission and polarized optical radiation pumping, changes intensity or phase or polarization or wave length or angle of input of signal emission or simultaneously changes intensities or phases or polarization of pumping radiation and signal emission. Electric current is passed through waveguide in direction transverse to it. Unidirectional distributively - coupled waves are split at output of system. In accordance with another version first radiation of pumping only is input into waveguide and then intensity or polarization or length of radiation wave is changed across input of wave guide or electric or magnetic field applied to waveguide is changed. Device for realization of method includes input-output units, optical element splitting waves across output of waveguide. EFFECT: enhanced compactness and reliability of device, expanded field of its application, decreased pumping power. 49 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к нелинейной интегральной и волоконной оптике, а точнее, к области полностью оптических переключателей, модуляторов и оптических транзисторов и может быть использовано в волоконно-оптических линиях связи, в оптических логических схемах и в других областях, где требуется полностью оптическое переключение, модуляция и усиление излучения. The invention relates to non-linear integrated and fiber optics, and more specifically, to the field of fully optical switches, modulators, and optical transistors and can be used in fiber-optic communication lines, in optical logic circuits, and in other areas where fully optical switching, modulation, and amplification of radiation.

Известны способ и устройство переключения и модуляции однонаправленных распределенно-связанных волн [1]. Способ заключается в переключении или модуляции излучений, распространяющихся в виде различных волноводных мод в нелинейном волноводе, выполненном в виде слоистой полупроводниковой структуры типа MQW с чередующимися слоями. Переключение или модуляция достигается за счет изменения коэффициента передачи энергии из одной волны в другую в нелинейной среде при изменении интенсивности излучения на входе волновода. Длины волны излучений выбираются близкими к длине волны экситонного резонанса λr для обеспечения максимального кубично- нелинейного коэффициента волноводов. В указанном способе пропускание волновода на рабочей длине волны мало, что обусловлено максимальным коэффициентом поглощения материала волновода на длине волны экситонного резонанса. По экспериментальным данным, приведенным в [2] , пропускание волновода составляет 1%. Малое пропускание и отсутствие возможности управления процессом переключения ограничивает область применения способа. Недостатком является также невозможность переключения и модуляции при изменении различных параметров входного излучения-поляризации, фазы, длины волны.A known method and device for switching and modulating unidirectional distributed-coupled waves [1]. The method consists in switching or modulating emissions propagating in the form of various waveguide modes in a nonlinear waveguide made in the form of a layered semiconductor structure of the MQW type with alternating layers. Switching or modulation is achieved by changing the coefficient of energy transfer from one wave to another in a nonlinear medium when the radiation intensity at the input of the waveguide changes. The radiation wavelengths are chosen close to the exciton resonance wavelength λ r to ensure the maximum cubic nonlinear coefficient of the waveguides. In this method, the transmission of the waveguide at the operating wavelength is small, which is due to the maximum absorption coefficient of the waveguide material at the exciton resonance wavelength. According to the experimental data given in [2], the transmission of the waveguide is 1%. Low transmission and the lack of control over the switching process limits the scope of the method. The disadvantage is the inability to switch and modulate when changing various parameters of the input radiation-polarization, phase, wavelength.

Устройство, реализующее указанный способ, включает нелинейный волновод, выполненный в виде слоистой полупроводниковой структуры типа MQW с чередующимися слоями. На входе и выходе волновода установлены микрообъективы. Помимо отмеченных выше недостатков, такой оптический переключатель вносит потери, обусловленные недостатками коллимирующей оптики на входе и выходе, не учитывающей форму сечения волновода. Недостатками являются также сложность установки и закрепления микрообъективов относительно волновода и недостаточная компактность устройства. A device that implements this method includes a nonlinear waveguide made in the form of a layered semiconductor structure of the MQW type with alternating layers. Micro lenses are installed at the input and output of the waveguide. In addition to the drawbacks noted above, such an optical switch introduces losses due to drawbacks of the collimating optics at the input and output, which do not take into account the cross-sectional shape of the waveguide. The disadvantages are the difficulty of installing and fixing micro-lenses relative to the waveguide and the lack of compactness of the device.

Наиболее близкими к предлагаемым способу и устройству является способ переключения однонаправленных распределенно-связанных волн и устройство для его осуществления [3]. Способ включает ввод оптического излучения накачки и сигнального излучения различных поляризаций в волновод, выполненный в виде слоистой полупроводниковой структуры типа MQW с чередующимися слоями. Переключение осуществляется при взаимодействии TE- и TM- волн в кубично-нелинейной среде. При использовании данного способа либо возникают большие потери в случае близости длин волн излучений к длине волны экситонного резонанса, либо, при выборе другой длины волны, возрастает величина пороговой интенсивности излучения. Недостатком является также невозможность переключения и модуляции при изменении различных параметров входного излучения, т. е. ограниченность области применения способа. Closest to the proposed method and device is a method of switching unidirectional distributed-coupled waves and a device for its implementation [3]. The method includes inputting optical pump radiation and signal radiation of various polarizations into a waveguide made in the form of a layered semiconductor structure of the MQW type with alternating layers. Switching is carried out during the interaction of TE and TM waves in a cubic nonlinear medium. When using this method, either large losses occur if the radiation wavelengths are close to the exciton resonance wavelength, or, when choosing a different wavelength, the threshold radiation intensity increases. The disadvantage is the impossibility of switching and modulation when changing various parameters of the input radiation, i.e., the limited scope of the method.

Устройство для осуществления способа содержит волновод, выполненный в виде слоистой полупроводниковой структуры типа MQW с чередующимися слоями, например, GaAs/AlxGa1-xAs, и расположенный на выходе волновода оптический элемент для разделения однонаправленных распределенно-связанных волн.The device for implementing the method comprises a waveguide made in the form of a layered semiconductor structure of the MQW type with alternating layers, for example, GaAs / Al x Ga 1-x As, and an optical element located at the output of the waveguide for separating unidirectional distributed-coupled waves.

Недостатками данного устройства являются отсутствие возможности управления процессом переключения, ограниченность области применения и большие потери, обусловленные отсутствием коллимирующей оптики на входе и выходе. The disadvantages of this device are the inability to control the switching process, the limited scope and large losses due to the lack of collimating optics at the input and output.

Технической задачей изобретения является резкое снижение мощности накачки на входе системы с одновременным повышением дифференциального коэффициента усиления (т. е. чувствительности устройств) и глубины переключения, а также достижение компактности и надежности устройства. Кроме того, технической задачей изобретения является обеспечение возможности управления процессом переключения и расширение области применения. An object of the invention is a sharp decrease in the pump power at the input of the system while increasing the differential gain (i.e. sensitivity of the devices) and the switching depth, as well as achieving compactness and reliability of the device. In addition, an object of the invention is to provide the ability to control the switching process and expand the scope.

В первом варианте способа поставленная задача решается тем, что в способе переключения и модуляции однонаправленных распределенно-связанных волн, осуществляемом с использованием нелинейного оптического волновода, выполненного в виде слоистой полупроводниковой структуры типа MQW с чередующимися слоями, содержащей по крайней мере два гетероперехода, включающем ввод поляризованного оптического излучения с интенсивностью выше пороговой в нелинейный волновод, и разделение излучений различных поляризаций на выходе системы, полупроводниковая структура выполнена двулучепреломляющей и/или оптически активной, а при вводе оптического излучения в нелинейный волновод осуществляют изменение интенсивности, или поляризации, или длины волны, или угла ввода оптического излучения, или внешнего электрического или магнитного поля, приложенного к нелинейному волноводу, при этом длину волны λ излучения выбирают из условий 0,5λr ≤ λ ≤ 1,5λr, где λr - длина волны однофотонного и/или двухфотонного экситонного резонанса, а через нелинейный волновод пропускают электрический ток.In the first variant of the method, the stated problem is solved in that in the method of switching and modulating unidirectional distributed-coupled waves, performed using a nonlinear optical waveguide made in the form of a layered semiconductor structure of the MQW type with alternating layers containing at least two heterojunctions, including polarized input optical radiation with an intensity above the threshold into a nonlinear waveguide, and the separation of radiation of various polarizations at the output of the system, a semiconductor The new structure is made of birefringent and / or optically active, and when optical radiation is introduced into the nonlinear waveguide, the intensity, or polarization, or wavelength, or angle of optical radiation input, or external electric or magnetic field applied to the nonlinear waveguide is changed, the length λ radiation waves are selected from the conditions 0.5λ r ≤ λ ≤ 1.5λ r , where λ r is the wavelength of a single-photon and / or two-photon exciton resonance, and an electric current is passed through a nonlinear waveguide.

В частном случае используют излучение линейной, или циркулярной, или эллиптической поляризации. In the particular case, radiation of linear, or circular, or elliptical polarization is used.

В частности, в нелинейный волновод вводят излучение, поляризация которого направлена под углом π/4 к оптической оси нелинейного волновода. In particular, radiation is introduced into the nonlinear waveguide, the polarization of which is directed at an angle π / 4 to the optical axis of the nonlinear waveguide.

Для повышения эффективности ввода-вывода излучений перед вводом излучения в нелинейный волновод и/или после прохождения им волновода излучения коллимируют с помощью цилиндрической линзы и/или градана либо ввод излучения в волновод и/или вывод излучений осуществляют посредством другого оптического волновода, в частности с выполненной на его входном и/или выходном торце линзы. In order to increase the efficiency of radiation input-output, radiation is collimated using a cylindrical lens and / or gradian before radiation is entered into the nonlinear waveguide and / or after the waveguide passes through it, or radiation is introduced into the waveguide and / or radiation output through another optical waveguide, in particular, with on its input and / or output end of the lens.

Для обеспечения модуляции оптического сигнала электрическим током на основе эффекта Фарадея входной волновод выполнен из магнитооптического материала и помещен в соленоид, через который пропускается переменный электрический ток, модулирующий поляризацию излучения, или выполнен в виде электрооптического вращателя плоскости поляризации. To provide modulation of the optical signal with an electric current based on the Faraday effect, the input waveguide is made of magneto-optical material and placed in a solenoid through which an alternating electric current is passed, modulating the radiation polarization, or made in the form of an electro-optical rotator of the plane of polarization.

С целью обеспечения возможности управляемости (в частности, для отстройки от шумов и помех в оптических линиях связи) электрический ток пропускают через полупроводниковую структуру в заданные интервалы времени. In order to ensure the possibility of controllability (in particular, to tune out noise and interference in optical communication lines), an electric current is passed through a semiconductor structure at predetermined time intervals.

Во втором варианте способа поставленная задача решается тем, что в способе переключения и модуляции однонаправленных распределенно-связанных волн, осуществляемом с использованием нелинейного оптического волновода, выполненного в виде слоистой полупроводниковой структуры типа MQW с чередующимися слоями, содержащей по крайней мере два гетероперехода, включающем ввод поляризованного оптического сигнального излучения и поляризованного оптического излучения накачки с интенсивностью выше пороговой в волновод, и разделение однонаправленных распределенно-связанных волн на выходе системы, полупроводниковая структура выполнена двулучепреломляющей и/или оптически активной, а при вводе сигнального излучения в нелинейный волновод осуществляют изменение интенсивности, или фазы, или поляризации сигнального излучения, или длины волны, или угла ввода сигнального излучения, или одновременное изменение интенсивностей, или фаз, или поляризаций излучения накачки и сигнального излучения, при этом длину волны λ излучения накачки и/или сигнального излучения выбирают из условий 0,5λr ≤ λ ≤ 1,5λr, где λr - длина волны однофотонного и/или двухфотонного экситонного резонанса, через волновод пропускают электрический ток.In the second variant of the method, the stated problem is solved in that in the method of switching and modulating unidirectional distributed-coupled waves, carried out using a nonlinear optical waveguide made in the form of a layered semiconductor structure of the MQW type with alternating layers containing at least two heterojunctions, including polarized input optical signal radiation and polarized optical pump radiation with an intensity above the threshold in the waveguide, and the unidirectional separation of distributed distributed coupled waves at the system output, the semiconductor structure is birefringent and / or optically active, and when signal radiation is introduced into a nonlinear waveguide, the intensity, or phase, or polarization of the signal radiation, or the wavelength, or the angle of input of the signal radiation, is changed, or a simultaneous change in the intensities, or phases, or polarizations of the pump radiation and the signal radiation, while the wavelength λ of the pump radiation and / or signal radiation is selected from the conditions 0.5λ r ≤ λ ≤ 1,5λ r , where λ r is the wavelength of one-photon and / or two-photon exciton resonance, an electric current is passed through the waveguide.

Для осуществления переключения двух и более сигнальных излучений в режиме логических операций "И", "ИЛИ" одновременно с вводом сигнального излучения осуществляют ввод еще по крайней мере одного сигнального излучения, причем у всех сигнальных излучений переменными являются одни и те же параметры. To switch two or more signal radiations in the logical operation mode “AND”, “OR”, at least one more signal radiation is input at the same time as the signal radiation is input, moreover, the same parameters are variable for all signal radiations.

В частном случае излучение накачки может содержать излучения по крайней мере двух поляризаций, или двух длин волн, или двух мод. In a particular case, the pump radiation may contain radiation of at least two polarizations, or two wavelengths, or two modes.

При этом разделение однонаправленных распределенно-связанных волн на выходе системы производят путем разделения излучений различных поляризаций и/или различных длин волн. In this case, the separation of unidirectional distributed-coupled waves at the output of the system is performed by separation of radiation of various polarizations and / or various wavelengths.

В частном случае сигнальное излучение и излучение накачки представляют собой различные волноводные моды, а разделение однонаправленных распределенно-связанных волн на выходе системы производят путем разделения излучений различных мод. In the particular case, the signal radiation and the pump radiation are different waveguide modes, and the separation of unidirectional distributed-coupled waves at the output of the system is performed by separation of the radiation of various modes.

Как правило, интенсивность излучения накачки по крайней мере на порядок больше интенсивности сигнального излучения. As a rule, the intensity of the pump radiation is at least an order of magnitude greater than the intensity of the signal radiation.

В частном случае используют излучение накачки и сигнальное излучение с интенсивностями, отличающимися от их среднего геометрического значения не более, чем на порядок. In the particular case, pump radiation and signal radiation with intensities differing from their geometric mean value by no more than an order of magnitude are used.

В различных частных случаях реализации способа можно использовать излучение накачки и сигнальное излучение как с одинаковой, так и с различной линейной поляризацией. In various special cases of the implementation of the method, it is possible to use pump radiation and signal radiation with both the same and different linear polarization.

В частности, используют излучение накачки и сигнальное излучение с линейной взаимно ортогональной поляризацией; одной или противоположных циркулярных поляризаций; одинаковой или различной эллиптической поляризации. In particular, pump radiation and signal radiation with linear mutually orthogonal polarization are used; one or opposite circular polarizations; the same or different elliptical polarization.

Для повышения эффективности ввода-вывода излучений перед вводом излучений в нелинейный волновод и/или после прохождения ими волновода излучения коллимируют с помощью цилиндрической линзы и/или градана, либо ввод излучений в нелинейный волновод и/или вывод излучений из волновода осуществляют посредством другого оптического волновода, в частности с выполненной на его входном и/или выходном торце линзы. To increase the efficiency of radiation input and output, radiation is collimated using a cylindrical lens and / or gradan before radiation is entered into the nonlinear waveguide and / or after the waveguide passes through them, or radiation is introduced into the nonlinear waveguide and / or radiation is removed from the waveguide by another optical waveguide, in particular with a lens made on its input and / or output end face.

Для обеспечения модуляции оптического сигнала электрическим током на основе эффекта Фарадея входной волновод содержит Y-соединитель, в одну из входных ветвей которого подается сигнальное излучение, а в другую - излучение накачки, при этом ветвь, в которую подается сигнальное излучение, выполнена из магнитооптического материала и помещена в соленоид, через который пропускается переменный электрический ток, модулирующий поляризацию сигнального излучения, или выполнена в виде электрооптического вращателя плоскости поляризации. To provide modulation of the optical signal with an electric current based on the Faraday effect, the input waveguide contains a Y-connector, one of the input branches of which contains signal radiation, and the other contains pump radiation, while the branch into which signal radiation is supplied is made of magneto-optical material and placed in a solenoid through which an alternating electric current is passed, modulating the polarization of the signal radiation, or is made in the form of an electro-optical rotator of the plane of polarization.

В частном случае реализации несущие частоты сигнала и накачки различаются на величину большую, чем t-1, где t - характерное время изменения сигнала.In the particular case of implementation, the carrier frequencies of the signal and the pump differ by an amount greater than t -1 , where t is the characteristic time of the signal change.

С целью обеспечения возможности управляемости (в частности, для отстройки от шумов и помех в оптических линиях связи) электрический ток пропускают через полупроводниковую структуру в заданные интервалы времени. In order to ensure the possibility of controllability (in particular, to tune out noise and interference in optical communication lines), an electric current is passed through a semiconductor structure at predetermined time intervals.

В частном случае в нелинейный волновод вводят излучение линейной поляризации, которая направлена под углом π/4 к оптической оси нелинейного волновода. In a particular case, linear polarization radiation is introduced into the nonlinear waveguide, which is directed at an angle π / 4 to the optical axis of the nonlinear waveguide.

Поставленная задача решается также тем, что в устройстве для переключения и модуляции однонаправленных распределенно-связанных волн, содержащем нелинейный волновод, выполненный в виде слоистой полупроводниковой структуры типа MQW с чередующимися слоями, и оптический элемент для разделения однонаправленных распределенно-связанных волн на выходе устройства, слоистая полупроводниковая структура выполнена двулучепреломляющей или оптически активной и снабжена контактами для пропускания электрического тока через структуру в направлении, перпендикулярном слоям, при этом устройство содержит один или два оптических элемента ввода/вывода, расположенных соответственно на входе и/или выходе нелинейного волновода, а также источник тока, соединенный с контактами, причем элементы ввода и/или вывода и нелинейный волновод выполнены в виде единого модуля, при этом элементы ввода и/или вывода установлены относительно нелинейного волновода с точностью, обеспечиваемой их юстировкой по люминесцентному излучению полупроводниковой структуры при пропускании через нее электрического тока. The problem is also solved by the fact that in the device for switching and modulating unidirectional distributed-coupled waves, containing a nonlinear waveguide made in the form of a layered semiconductor structure of the MQW type with alternating layers, and an optical element for separating unidirectional distributed-coupled waves at the output of the device, layered the semiconductor structure is made of birefringent or optically active and provided with contacts for passing electric current through the structure in the direction and perpendicular to the layers, the device contains one or two optical input / output elements located respectively at the input and / or output of the nonlinear waveguide, as well as a current source connected to the contacts, the input and / or output elements and the nonlinear waveguide made in in the form of a single module, while the input and / or output elements are installed relative to the nonlinear waveguide with the accuracy provided by their alignment with the luminescent radiation of the semiconductor structure when an electric current.

При этом оптический элемент для разделения однонаправленных распределенно-связанных волн на выходе устройства выполнен в виде оптического элемента для разделения излучений различных поляризаций, или длин волн, или мод. In this case, the optical element for separating unidirectional distributed-coupled waves at the output of the device is made in the form of an optical element for separating emissions of various polarizations, or wavelengths, or modes.

В частности, полупроводниковая структура выполнена в виде чередующихся слоев GaAs/Alx, Ga1-x As или In1-x, Gax Asy P1-y/GaAs.In particular, the semiconductor structure is made in the form of alternating layers of GaAs / Al x , Ga 1-x As or In 1-x , Ga x As y P 1-y / GaAs.

Для повышения эффективности ввода-вывода излучений в волновод элементы ввода и/или вывода выполнены в виде объективов. To increase the efficiency of radiation input-output into the waveguide, the input and / or output elements are made in the form of lenses.

В частности, по крайней мере один объектив состоит из цилиндрической линзы и/или градана. In particular, at least one lens consists of a cylindrical lens and / or gradan.

В другом частном случае осуществления способа для повышения эффективности ввода-вывода излучений элементы ввода и/или вывода выполнены в виде дополнительного оптического волновода, в частности со сформированной на его входном и/или выходном торце линзой. In another particular case of the implementation of the method for increasing the efficiency of radiation input-output, the input and / or output elements are made in the form of an additional optical waveguide, in particular with a lens formed on its input and / or output end.

Для объединения сигнального излучения и излучения накачки устройство содержит смеситель излучения накачки и по крайней мере одного сигнального излучения, установленный на входе устройства. To combine signal radiation and pump radiation, the device comprises a mixer for pump radiation and at least one signal radiation installed at the input of the device.

В частном случае выполнения, смеситель выполнен в виде волноводного соединителя, выходная ветвь которого является входным волноводом. In the particular case of execution, the mixer is made in the form of a waveguide connector, the output branch of which is an input waveguide.

В частности, волноводный соединитель выполнен в виде по крайней мере одного Y-соединителя или направленного ответвителя. In particular, the waveguide connector is made in the form of at least one Y-connector or directional coupler.

Для обеспечения возможности модуляции оптического излучения электрическим током на основе эффекта Фарадея одна входная ветвь волноводного соединителя выполнена из магнитооптического материала и помещена в соленоид, или выполнена в виде электрооптического вращателя плоскости поляризации. To enable the modulation of optical radiation by electric current based on the Faraday effect, one input branch of the waveguide connector is made of magneto-optical material and placed in a solenoid, or made in the form of an electro-optical rotator of the plane of polarization.

В частности, элементы ввода и/или вывода соединены с волноводом склейкой, либо элементы ввода и/или вывода соединены с волноводом посредством миниатюрного механического соединителя. In particular, the input and / or output elements are connected to the waveguide by gluing, or the input and / or output elements are connected to the waveguide by means of a miniature mechanical connector.

В частном случае оптический элемент для разделения однонаправленных распределенно-связанных волн на выходе системы предназначен для разделения излучений различных поляризаций и выполнен в виде поляроида, или поляризационной призмы, или двоякопреломляющей призмы, или направленного ответвителя, разделяющего поляризацию (например, в виде призмы Глана, волноводного поляризатора, пленочного поляризатора); в другом частном случае - предназначен для разделения излучений различных длин волн и выполнен в виде дисперсионного элемента, или фильтра, или направленного ответвителя. Оптический элемент для разделения однонаправленных распределенно-связанных волн на выходе системы может быть предназначен для разделения излучений различных мод и выполнен в виде диафрагмы или волноводного разделителя мод. In a particular case, an optical element for separating unidirectional distributed-coupled waves at the system output is designed to separate radiation of different polarizations and is made in the form of a polaroid, or a polarizing prism, or a birefringent prism, or a directional coupler that separates the polarization (for example, in the form of a Glan prism, a waveguide polarizer, film polarizer); in another particular case, it is intended for the separation of radiation of various wavelengths and is made in the form of a dispersion element, or filter, or directional coupler. An optical element for separating unidirectional distributed-coupled waves at the output of the system can be designed to separate the radiation of various modes and is made in the form of a diaphragm or waveguide mode splitter.

Дополнительно на входе и/или выходе переключателя может быть установлена диафрагма и/или кварцевые кубики. Additionally, a diaphragm and / or quartz cubes can be installed at the input and / or output of the switch.

В частном случае источник тока является источником постоянного тока. In a particular case, the current source is a direct current source.

С целью обеспечения возможности управляемости (в частности, для отстройки от шумов и помех в оптических линиях связи) источник постоянного тока снабжен быстродействующим выключателем. In order to ensure the possibility of controllability (in particular, to tune out noise and interference in optical communication lines), the DC source is equipped with a high-speed switch.

Как правило, устройство дополнительно содержит лазер, соединенный со входным волноводом. Typically, the device further comprises a laser connected to the input waveguide.

Для обеспечения возможности стабилизации температуры нелинейный волновод припаян к металлической пластине, находящейся на элементе Пельтье. To enable temperature stabilization, a nonlinear waveguide is soldered to a metal plate located on a Peltier element.

На фиг. 1 изображено сечение волновода, выполненное в виде слоистой полупроводниковой структуры типа MQW с чередующимися слоями; на фиг. 2 и 3 схематически изображены варианты устройства для оптического переключения и модуляции с объективами, выполненными в виде цилиндрической линзы и градана; на фиг. 4 - устройство для оптического переключения и модуляции с использованием ячейки Фарадея; на фиг. 5 -вариант выполнения устройства для оптического переключения и модуляции с входными и выходными волноводами; на фиг. 6 и 7 - варианты устройства для оптического переключения и модуляции со входами для двух сигнальных излучений. In FIG. 1 shows a cross section of a waveguide made in the form of a layered semiconductor structure of the MQW type with alternating layers; in FIG. 2 and 3 schematically depict device variants for optical switching and modulation with lenses made in the form of a cylindrical lens and gradan; in FIG. 4 - a device for optical switching and modulation using a Faraday cell; in FIG. 5 is an embodiment of a device for optical switching and modulation with input and output waveguides; in FIG. 6 and 7 are versions of a device for optical switching and modulation with inputs for two signal emissions.

Способ переключения однонаправленных распределенно-связанных волн осуществляется путем взаимодействия (обмена энергией) волн различных поляризаций одинаковых или различных длин волн в одиночном двулучепреломляющем или обладающем оптической активностью волноводе. При этом на вход волновода в одном из вариантов способа подаются сигнальное излучение и излучение накачки. Сигнальное излучение является управляющим или информационным сигналом; как правило, интенсивность сигнального излучения как минимум на порядок меньше интенсивности излучения накачки, однако интенсивности указанных излучений в ряде случаев могут быть соизмеримы. The method of switching unidirectional distributed-coupled waves is carried out by interacting (exchanging energy) waves of different polarizations of the same or different wavelengths in a single birefringent or having an optical activity waveguide. At the same time, signal input and pump radiation are applied to the input of the waveguide in one of the process variants. Signal radiation is a control or information signal; as a rule, the intensity of the signal radiation is at least an order of magnitude lower than the intensity of the pump radiation, however, in some cases the intensities of the indicated radiation can be comparable.

Сигнальное излучение и излучение накачки могут быть как различных, например, ортогональных или противоположно направленных циркулярных или эллиптических поляризаций, так и одной поляризации. В последнем случае внутри волновода происходит взаимодействие распределенно-связанных волн различных поляризаций, "рожденных" из волны исходной поляризации. The signal radiation and the pump radiation can be either different, for example, orthogonal or oppositely directed circular or elliptical polarizations, or one polarization. In the latter case, distributed-coupled waves of various polarizations “born” from the wave of the initial polarization interact inside the waveguide.

Коэффициент передачи энергии из одной волны в другую зависит от разности эффективных показателей преломления этих волн (или от разности фазовых скоростей этих волн) и поэтому зависит от интенсивности излучения на входе модуля, т. к. в нелинейном волноводе используется кубично-нелинейная среда (структура, изображенная на фиг.1). Таким образом, при изменении, например, интенсивности сигнального излучения и достижении значений мощности накачки выше порогового происходит переключение излучения (т.е. резкое изменение соотношения между интенсивностями волн различных поляризаций на выходе нелинейного волновода), и на выходе появляется усиленный сигнал. За счет указанного изменения соотношения интенсивностей волн можно также осуществлять модуляцию, т.е. вносить информацию в когерентную волну. The coefficient of energy transfer from one wave to another depends on the difference in the effective refractive indices of these waves (or on the difference in the phase velocities of these waves) and therefore depends on the radiation intensity at the input of the module, because a non-linear waveguide uses a cubic-nonlinear medium (structure, depicted in figure 1). Thus, when changing, for example, the intensity of the signal radiation and reaching the pump power above the threshold, the radiation switches (i.e., a sharp change in the ratio between the intensities of waves of different polarizations at the output of the nonlinear waveguide), and the amplified signal appears at the output. Due to this change in the ratio of wave intensities, modulation can also be carried out, i.e. introduce information into a coherent wave.

Например, на вход двулучепреломляющего нелинейного оптического волновода с эффективными показателями преломления обыкновенной и необыкновенной волн соответственно no и ne, и коэффициентом кубичной нелинейности θ, подают мощное оптическое излучение (называемое в дальнейшем накачкой), характеризующееся интенсивностью Iн > 0,1|no-ne|/|θ|, с вектором поля (поляризации), направленным под углом π/4 к оптической оси указанного объекта и одновременно подают линейно поляризованное оптическое сигнальное излучение (сигнал), максимальная интенсивность которого по крайней мере на порядок меньше интенсивности накачки, поляризованное ортогонально накачке, и интенсивность этого сигнала изменяют в пределах от нуля до максимального значения. При этом создается линейная распределенная связь между сигналом и накачкой, а на выходе указанного объекта резко меняется соотношение интенсивностей волн различных поляризаций. Длина волны излучения, как правило, выбирается близкой к длине волны экситонного и/или двухфотонного экситонного резонанса, т.к. при этом максимален нелинейный коэффициент волноводов, и, следовательно, обеспечивается наиболее эффективное переключение. Однако поглощение излучения по длине волны экситонного резонанса максимально. Поэтому через волновод (в поперечном направлении) пропускается электрический ток, обеспечивающий снижение поглощения вблизи резонансной области поглощения (где достигается максимальная, рекордная по величине нелинейность) по крайней мере на порядок по сравнению со случаем отсутствия указанного тока. За счет пропускания тока сближаются населенности верхнего и нижнего уровней и падает поглощение, и, таким образом, резко снижается критическая интенсивность и пороговая интенсивность (т. е. входная интенсивность накачки, необходимая для эффективного переключения) оптического излучения, вводимого в волновод.For example, at the input of a birefringent nonlinear optical waveguide with effective refractive indices of ordinary and extraordinary waves n o and n e , respectively, and cubic nonlinearity coefficient θ, powerful optical radiation (hereinafter referred to as pumping), characterized by an intensity I n > 0.1 | n o -n e | / | θ |, with a field (polarization) vector directed at an angle π / 4 to the optical axis of the indicated object and linearly polarized optical signal radiation (signal) is simultaneously supplied, maximum intensity which is at least an order of magnitude less than the pump intensity, polarized orthogonally to the pump, and the intensity of this signal is varied from zero to the maximum value. This creates a linear distributed relationship between the signal and the pump, and at the output of the indicated object, the ratio of the intensities of the waves of different polarizations sharply changes. The radiation wavelength, as a rule, is chosen close to the wavelength of the exciton and / or two-photon exciton resonance, because the maximum nonlinear coefficient of the waveguides, and, therefore, provides the most efficient switching. However, the absorption of radiation along the exciton resonance wavelength is maximum. Therefore, an electric current is passed through the waveguide (in the transverse direction), which ensures a decrease in absorption near the resonance absorption region (where the maximum, record-breaking nonlinearity is achieved) by at least an order of magnitude compared with the absence of this current. Due to the transmission of current, the populations of the upper and lower levels approach each other and absorption decreases, and thus the critical intensity and threshold intensity (i.e., the input pump intensity necessary for efficient switching) of the optical radiation introduced into the waveguide sharply decreases.

Другой вариант реализации способа можно получить при использовании нелинейных волноводов, обладающих оптической активностью, как естественной, так и искусственной. Another embodiment of the method can be obtained using non-linear waveguides with optical activity, both natural and artificial.

Можно также переключать излучения с одной частоты на другую. Такое переключение осуществляется в квадратично-нелинейной среде путем подачи на вход нелинейного волновода, например, мощного постоянного излучения накачки и более слабого сигнального излучения с длиной волны, отличной от длины волны накачки. Переключение излучения на выходе с одной частоты на другую может производиться и в кубично-нелинейной среде при использовании нескольких сигнальных излучений с различными длинами волн. You can also switch radiation from one frequency to another. Such switching is carried out in a quadratically nonlinear medium by applying to the input of a nonlinear waveguide, for example, powerful constant pump radiation and weaker signal radiation with a wavelength different from the pump wavelength. Switching the radiation at the output from one frequency to another can also be carried out in a cubic nonlinear medium using several signal radiations with different wavelengths.

Кроме того, моды излучения накачки и сигнального излучения могут различаться. In addition, the modes of pump radiation and signal radiation may vary.

Переключение и модуляция оптического излучения могут производиться также под действием электрического тока. Для этого используется эффект Фарадея (см. фиг. 4). При нулевом токе через соленоид, навитый на входной волновод, выполненный из магнитооптического стекла, поляризация поля на выходе и входе соленоида, а также на входе в нелинейный волновод, направлена вдоль одной оси, например, вертикальной оси. При пропускании через соленоид переменного электрического тока, изменение которого соответствует полезному переменному сигналу (аналоговому либо цифровому) происходит поворот плоскости поляризации оптического излучения, проходящего через входной волновод. Величина и знак угла отклонения (поворота) плоскости поляризации оптического излучения от вертикальной оси (на выходе ячейки Фарадея) соответствует величине и знаку электрического тока, пропускаемого через соленоид, и, следовательно, величине и знаку полезного сигнала. Так как горизонтальная составляющая вектора поля при малых углах отклонения (поворота) от вертикали пропорциональна углу отклонения (поворота), а вертикальная составляющая почти не меняется, то можно считать, что на вход нелинейного волновода на основе MQW поступает переменный сигнал с вектором поляризации, направленным вдоль горизонтальной оси, и несущим полезную информацию; одновременно вертикально поляризованная накачка, почти постоянная по интенсивности и почти равная входной интенсивности излучения. При этих условиях на выходе получается усиленный полезный сигнал. Switching and modulation of optical radiation can also be carried out under the influence of electric current. For this, the Faraday effect is used (see Fig. 4). At zero current through a solenoid wound on an input waveguide made of magneto-optical glass, the polarization of the field at the output and input of the solenoid, as well as at the entrance to the nonlinear waveguide, is directed along one axis, for example, the vertical axis. When an alternating electric current is passed through a solenoid, the change of which corresponds to a useful alternating signal (analog or digital), the plane of polarization of the optical radiation passing through the input waveguide rotates. The magnitude and sign of the angle of deviation (rotation) of the plane of polarization of optical radiation from the vertical axis (at the output of the Faraday cage) corresponds to the magnitude and sign of the electric current passed through the solenoid, and, therefore, to the magnitude and sign of the useful signal. Since the horizontal component of the field vector at small angles of deviation (rotation) from the vertical is proportional to the angle of deviation (rotation), and the vertical component is almost unchanged, we can assume that the input of a nonlinear waveguide based on MQW receives an alternating signal with a polarization vector directed along horizontal axis, and carrying useful information; simultaneously vertically polarized pumping, almost constant in intensity and almost equal to the input radiation intensity. Under these conditions, the output produces an amplified useful signal.

Таким образом, переключение и модуляция излучений достигается не только изменением интенсивности на входе нелинейного волновода, но и изменением поляризации, а также изменением разности фаз сигнального излучения и излучения накачки, либо изменением частоты излучения, либо изменением угла ввода излучения в волновод, либо изменением коэффициента связи между однонаправленными распределенно-связанными волнами или разности эффективных показателей преломления этих волн (например, за счет изменения двулучепреломления волновода) путем приложения к волноводу электрического или магнитного поля и его изменения. Thus, switching and modulation of radiation is achieved not only by changing the intensity at the input of the nonlinear waveguide, but also by changing the polarization, as well as changing the phase difference of the signal radiation and the pump radiation, or changing the radiation frequency, or changing the angle of radiation input into the waveguide, or changing the coupling coefficient between unidirectional distributed-coupled waves or the difference in the effective refractive indices of these waves (for example, due to a change in the birefringence of the waveguide) by position to the waveguide of an electric or magnetic field and its changes.

Кроме того, переключение или усиление модуляции может происходить и при подаче на вход волновода не двух различных излучений (сигнального и накачки), а одного пучка достаточно мощного излучения (накачки). In addition, switching or amplification of the modulation can occur when not two different radiations (signal and pump) are applied to the input of the waveguide, but one beam of sufficiently powerful radiation (pump).

Переключение или усиление модуляции будет достигаться при малой входной модуляции такого излучения по какому-либо параметру (интенсивности или направлению поляризации), при этом по крайней мере максимальные значения входной интенсивности должны превышать пороговое. Switching or amplification of the modulation will be achieved with a small input modulation of such radiation in some parameter (intensity or direction of polarization), while at least the maximum values of the input intensity must exceed the threshold.

При определенных значениях интенсивности излучения на входе оптического модуля и определенном значении тока можно обеспечить два режима работы переключателя: в отсутствии тока переключения нет (излучения на выходе нет), а при пропускании тока происходит эффективное переключение (при тех же значениях интенсивности излучения). Это создает возможность управления режимами переключения. Такое управление может происходить по заранее заданной программе или по специальному (служебному) сигналу, который выделяется из информационного (сигнального излучения) и задает границы временного отрезка, в течение которого сигнал подлежит усилению. При этом отсекаются шум и ложные сигналы. For certain values of the radiation intensity at the input of the optical module and a certain value of the current, two switch operation modes can be provided: in the absence of a switching current, there is no switching (there is no radiation at the output), and when current is passed, effective switching occurs (at the same radiation intensity). This creates the ability to control switching modes. Such control can occur by a predetermined program or by a special (service) signal, which is extracted from the information (signal radiation) and sets the boundaries of the time interval during which the signal is to be amplified. At the same time, noise and false signals are cut off.

Переключение может осуществляться и с использованием нескольких независимых сигнальных излучений, в каждом из которых изменяемыми являются одни и те же параметры. Выбор соотношения между величиной сигналов и шириной участка усиления определяет режим переключения ("И" или "ИЛИ"). Для логического элемента "И" величина сигналов и ширина участка усиления выбираются таким образом, что переключение происходит только в случае присутствия на входе всех (или нескольких) сигнальных излучений одновременно. Переключение в режиме "ИЛИ" осуществляется для каждого из сигнальных излучений, поступивших на вход, что также достигается выбором величины сигналов и ширины участка усиления. Switching can also be carried out using several independent signal radiations, in each of which the same parameters are variable. The choice of the relationship between the magnitude of the signals and the width of the gain section determines the switching mode ("AND" or "OR"). For the AND gate, the magnitude of the signals and the width of the gain section are selected so that switching occurs only if all (or several) signal radiations are present at the input at the same time. Switching in the "OR" mode is carried out for each of the signal radiations received at the input, which is also achieved by choosing the magnitude of the signals and the width of the gain section.

Оптический переключающий модуль содержит одиночный волновод 1, выполненный в виде структуры, изображенной на фиг.1, который может быть расположен на подложке. Полупроводниковая структура содержит не менее двух слоев. На верхнем слое полупроводниковой структуры расположен один электрический контакт 2, на тыльной поверхности подложки или нижнем слое структуры - другой контакт 3. The optical switching module contains a single waveguide 1, made in the form of the structure shown in figure 1, which can be located on the substrate. The semiconductor structure contains at least two layers. On the upper layer of the semiconductor structure there is one electrical contact 2, on the back surface of the substrate or the lower layer of the structure - another contact 3.

Для обеспечения оптимальных условий ввода излучений в нелинейный волновод и вывода излучений из него используются входной объектив и входной объектив или входные и выходные волноводы. Входной (выходной) объектив состоит, как правило, из цилиндрической линзы 4 и градана 5, в фокальной плоскости которых может быть расположена диафрагма 6. Эффективный ввод и вывод излучений может достигаться применением дополнительных входных волноводов 7, и/или выходных волноводов 8, имеющих сформированную на его входном и/или выходном торце линзу 9. Модуляция такого излучения по какому-либо параметру (интенсивности или направлению поляризации) осуществляется посредством модулятора 10. To ensure optimal conditions for inputting radiation into a nonlinear waveguide and outputting radiation from it, an input lens and an input lens or input and output waveguides are used. The input (output) lens, as a rule, consists of a cylindrical lens 4 and gradan 5, in the focal plane of which a diaphragm 6 can be located. Effective input and output of radiation can be achieved by using additional input waveguides 7, and / or output waveguides 8, having a formed on its input and / or output end face lens 9. The modulation of such radiation by any parameter (intensity or direction of polarization) is carried out by means of a modulator 10.

На фиг. 2 изображен вариант устройства, в котором на вход подается только излучение накачки. Модуляция или переключение достигается изменением какого-либо параметра излучения накачки. In FIG. 2 shows a variant of the device in which only pump radiation is supplied to the input. Modulation or switching is achieved by changing a parameter of the pump radiation.

В случае использования сигнального излучения и излучения накачки (фиг.3) для их объединения может использоваться смеситель 11. In the case of using signal radiation and pump radiation (Fig. 3), a mixer 11 can be used to combine them.

Для разделения излучений ортогональных поляризаций, длин волн или мод на выходе установлен оптический элемент 12. В различных вариантах устройства оптический элемент 12 для разделения излучений имеет различное выполнение. Так в устройстве, в котором требуется разделение различных поляризаций, элемент 12 представляет собой поляроид, или поляризационную призму, или двоякопреломляющую призму. В случае использования выходных волноводов 8 оптический элемент для разделения различных поляризаций может быть выполнен в виде направленного ответвителя, разделяющего поляризацию, либо одиночного волновода, преимущественно поглощающего волну одной поляризации. To separate the radiation of orthogonal polarizations, wavelengths or modes, an optical element 12 is installed at the output. In various embodiments of the device, the optical element 12 for separating radiation has a different implementation. So in a device in which separation of different polarizations is required, element 12 is a polaroid, or a polarizing prism, or a birefringent prism. In the case of using the output waveguides 8, the optical element for separating the various polarizations can be made in the form of a directional coupler that separates the polarization, or a single waveguide, mainly absorbing a wave of one polarization.

Для разделения излучений различных длин волн оптический элемент 12 для разделения излучений представляет собой дисперсионный элемент или фильтр, например, интерференционный. В этом случае оптический элемент для разделения излучений может быть также выполнен в виде направленного ответвителя (выходной волновод 8). To separate the radiation of different wavelengths, the optical element 12 for separating the radiation is a dispersion element or a filter, for example, an interference one. In this case, the optical element for separating radiation can also be made in the form of a directional coupler (output waveguide 8).

Для разделения излучений различных мод оптический элемент 12 для разделения излучений может представлять собой устройство селекции мод, выполненное, например, в виде диафрагмы. Устройство селекции мод может быть выполнено в виде волноводного разделителя мод (выходной волновод 8). To separate the radiation of various modes, the optical element 12 for separating radiation may be a mode selection device, made, for example, in the form of a diaphragm. The mode selection device can be made in the form of a waveguide mode splitter (output waveguide 8).

При использовании в устройстве эффекта Фарадея используется входной волновод 7, выполненный в этом случае из магнитооптического стекла с намотанным на него соленоидом 13. Соленоид может быть намотан и на одну ветвь 14 Y-соединителя. Обмотки соленоида подключаются к источнику модулирующего тока. В обычных ячейках Фарадея, использующих магнитооптическое стекло, достигаются лишь малый уровень модуляции, либо малое быстродействие; в предлагаемом устройстве эти параметры во много раз выше. Входной волновод 7 может быть соединен с лазером 15, при этом все элементы устройства и лазер образуют единый модуль. Устройство, изображенное на фиг. 3, позволяет достичь высокий уровень модуляции при большом быстродействии. When the Faraday effect is used in the device, an input waveguide 7 is used, made in this case of magneto-optical glass with a solenoid 13 wound on it. The solenoid can also be wound on one branch 14 of the Y-connector. The solenoid windings are connected to a modulating current source. In ordinary Faraday cells using magneto-optical glass, only a small level of modulation, or low speed, is achieved; in the proposed device, these parameters are many times higher. The input waveguide 7 can be connected to the laser 15, while all the elements of the device and the laser form a single module. The device shown in FIG. 3, allows to achieve a high level of modulation with high speed.

Варианты выполнения устройства, изображенные на фиг. 6 и 7 представляют собой логические элементы ("И" или "ИЛИ"). Embodiments of the device shown in FIG. 6 and 7 are logical elements ("AND" or "OR").

Электрические контакты 2 и 3 соединены с источником постоянного тока, который может быть снабжен быстродействующим выключателем. Выключатель срабатывает либо в соответствии с заранее заданной программой, либо по специальному (служебному) сигналу, выделяемому из сигнального излучения. В этом случае управляющий вход включателя может быть подключен к приемнику служебного сигнала. Кроме того, наличие электрических контактов существенно облегчает юстировку устройства и повышает его точность и надежность, что создает возможность для объединения оптических элементов переключателя в единый блок. При прохождении тока многослойная светонесущая структура начинает люминесцировать, что позволяет, используя слабое излучение люминесценции, установить на входном и выходном торцах волновода цилиндрические линзы и граданы или дополнительные волноводы, значительно повысив при этом эффективность ввода и вывода излучения. Это дает возможность также работать с коллимированными цилиндрическими пучками на входе и на выходе оптического волновода, а само устройство (оптический транзистор, модулятор, логический элемент) становится готовым модулем. Electrical contacts 2 and 3 are connected to a direct current source, which can be equipped with a high-speed switch. The switch is tripped either in accordance with a predetermined program, or by a special (service) signal emitted from the signal radiation. In this case, the control input of the switch can be connected to the receiver of the service signal. In addition, the presence of electrical contacts greatly facilitates the alignment of the device and increases its accuracy and reliability, which makes it possible to combine the optical elements of the switch into a single unit. With the passage of current, the multilayer light-bearing structure begins to luminesce, which allows using weak luminescence radiation to install cylindrical lenses and gradients or additional waveguides at the input and output ends of the waveguide, thereby significantly increasing the efficiency of radiation input and output. This also makes it possible to work with collimated cylindrical beams at the input and output of the optical waveguide, and the device itself (optical transistor, modulator, logic element) becomes a ready-made module.

Возможность осуществления различных вариантов способа и выполнение устройства иллюстрируется примерами. The possibility of implementing various variants of the method and the execution of the device is illustrated by examples.

Пример 1. Накачку с длиной волны λ = 0,83 мкм от полупроводникового лазера, поляризованную вдоль вертикальной оси, пропускали сквозь призму Глана, затем - сквозь ячейку Фарадея, представляющую магнитооптическое стекло, легированное тербием (диамагнитное Фарадеево стекло), помещенное в соленоид, и затем вводили в нелинейный оптический волновод, светонесущая жила которого была изготовлена из слоистой структуры типа GaAs-AlxGa1-xAs, с x = 0.2, представляющей набор квантовых ям и обладающей двулучепреломлением. Оптическая ось этой двулучепреломляющей структуры была ориентирована вдоль вертикальной оси. Период структуры был 200 А. Толщина светонесущей жилы была 0.5 мкм и на ней укладывалось примерно 25 периодов структуры. Длина волны, соответствующая экситонному резонансу в указанной структуре, приблизительно равнялась 0.83 мкм. Сверху и снизу квантоворазмерной структуры располагались симметрично горизонтальные слои Ga1-yAlyAs, с y = 0.22 толщиной 1 мкм и далее (для лучшего волноводного ограничения) - слои Ga1-yAlyAs, толщиной 0.5 мкм с y = 0.35. Ширина полоскового волновода составляла 4 мкм. Разность показателей преломления двух ортогонально-поляризованных волн составляла Δn = 4×10-3. Площадь поперечного сечения - примерно 10-7 см2. Сквозь волновод в перпендикулярном лучу (оси волновода) направлении пропускали слабый электрический ток порядка 50 мА. Для этого на волновод сверху был нанесен пленочный электрод, к которому с помощью термокомпрессии были припаяны тонкие металлические проводки. Верхний слой полупроводниковой структуры, непосредственно к пленочному электроду и обеспечивающий электрический контакт, представлял собой сильно легированный GaAs типа p+ с концентрацией носителей 1019 см3 и имел толщину 0.35 мкм. Снизу волновод был припаян к металлической пластине, находящейся на элементе Пельтье. В области экситонного резонанса на используемой длине волны нелинейный коэффициент волновода составлял θ = 10-4 СГСЭ. Длина волновода составляла 600 мкм. Ввод и вывод излучения их осуществлялся с помощью цилиндрических линз и граданов, укрепленных на входе и выходе нелинейного волновода. Вся конструкция, содержащая входной градан, входную цилиндрическую линзу, нелинейный волновод, выходную цилиндрическую линзу и выходной градан, имела вид единого модуля. Через соленоид пропускался переменный электрический ток, изменение которого соответствовало полезному переменному сигналу (аналоговому либо цифровому). На выходе получили полезный сигнал, усиленный в 104 раз, причем мощности ортогонально поляризованных волн на выходе системы изменялись в противофазе и изменение каждой из них в 104 раз превышало изменение интенсивности сигнала на входе нелинейного волновода.Example 1. A pump with a wavelength of λ = 0.83 μm from a semiconductor laser polarized along the vertical axis was passed through a Glan prism, then through a Faraday cell representing a magneto-optical glass doped with terbium (diamagnetic Faraday glass) placed in a solenoid, and then they were introduced into a nonlinear optical waveguide, the light-carrying core of which was made of a layered structure of the GaAs-Al x Ga 1-x As type, with x = 0.2, representing a set of quantum wells and having birefringence. The optical axis of this birefringent structure was oriented along the vertical axis. The period of the structure was 200 A. The thickness of the light-carrying core was 0.5 μm and approximately 25 periods of the structure were laid on it. The wavelength corresponding to the exciton resonance in this structure was approximately 0.83 μm. Above and below the quantum-well structures are symmetrical horizontal layers of Ga 1-y Al y As, with y = 0.22 1 .mu.m thick and more (for better waveguide limitation) - layers of Ga 1-y Al y As, 0.5 microns thick, with y = 0.35. The width of the strip waveguide was 4 μm. The difference in the refractive indices of two orthogonally polarized waves was Δn = 4 × 10 -3 . The cross-sectional area is approximately 10 -7 cm 2 . A weak electric current of the order of 50 mA was passed through the waveguide in a direction perpendicular to the beam (axis of the waveguide). To do this, a film electrode was deposited on top of the waveguide, to which thin metal wires were soldered using thermal compression. The top layer of the semiconductor structure, directly to the film electrode and providing electrical contact, was heavily doped with p + type GaAs with a carrier concentration of 10 19 cm 3 and had a thickness of 0.35 μm. From below, the waveguide was soldered to a metal plate located on the Peltier element. In the region of exciton resonance at the used wavelength, the nonlinear waveguide coefficient was θ = 10 -4 GCE. The waveguide length was 600 μm. Input and output of their radiation was carried out using cylindrical lenses and gradans, mounted at the input and output of a nonlinear waveguide. The whole structure containing the input gradan, the input cylindrical lens, the nonlinear waveguide, the output cylindrical lens and the output gradan, had the form of a single module. An alternating electric current was passed through a solenoid, the change of which corresponded to a useful alternating signal (analog or digital). The output received a useful signal amplified by 10 4 times, and the power of orthogonally polarized waves at the system output changed out of phase and the change in each of them was 10 4 times higher than the change in signal intensity at the input of a nonlinear waveguide.

Пример 2. Накачку в виде последовательности сверхкоротких импульсов длительностью 10 пс, с длиной волны λ = 1.55 мкм от NaCl:OH лазера в режиме синхронизации мод, поляризованную вдоль вертикальной оси, пропускали сквозь призму Глана, затем - сквозь ячейку Фарадея, представляющую ферромагнитный кристалл граната (YIG, иттриево-железистый гранат), помещенный в соленоид, и затем вводили в нелинейный оптический волновод, светонесущая жила которого была изготовлена из слоистой структуры типа GaAs-AlxGa1-xAs, с x = 0.2, представлявшей набор квантовых ям. Период одной ямы был 200 А. Толщина светонесущей жилы была 1 мкм, и на ней укладывалось примерно 40 периодов структуры. Длина волны, соответствующая экситонному резонансу в указанной структуре, приблизительно равнялась 0.78 мкм. Ширина полоскового волновода составляла 4 мкм. Площадь поперечного сечения примерно 10-7 см2. Разность показателей преломления двух ортогонально-поляризованных волн составляла Δn = 4 • 10-3. Сквозь волновод в перпендикулярном лучу (оси волновода) направлении пропускали слабый электрический ток порядка 70 мА. Для этого на волновод сверху был нанесен пленочный электрод, к которому с помощью термокомпрессии были припаяны тонкие металлические проводки. Снизу волновод был припаян к металлической пластине, находящейся на элементе Пельтье. В области двухфотонного экситонного резонанса на используемой длине волны нелинейный коэффициент волновода составляет θ = 10-11 СГСЭ. Длина волновода составляла 1 мм. Ввод и вывод излучения из волновода осуществлялся с помощью цилиндрических линз и граданов, укрепленных на входе и выходе нелинейного волновода. Вся конструкция, содержащая входной градан, входную цилиндрическую линзу, нелинейный волновод, выходную цилиндрическую линзу и выходной градан имела вид единого модуля. Через соленоид пропускали переменный электрический ток, изменение которого соответствовало полезному переменному сигналу (аналоговому либо цифровому). На выходе получили полезный сигнал усиленный в 10 раз, причем мощности ортогонально поляризованных волн на выходе системы изменялись в противофазе и изменение каждой из них в 10 раз превышало изменение интенсивности сигнала на входе нелинейного волновода.Example 2. Pumping in the form of a sequence of ultrashort pulses with a duration of 10 ps and a wavelength of λ = 1.55 μm from a NaCl: OH laser in the mode synchronization mode, polarized along the vertical axis, was passed through a Glan prism, then through a Faraday cell representing a garnet ferromagnetic crystal (YIG, yttrium-iron garnet), placed in a solenoid, and then introduced into a nonlinear optical waveguide, the light-carrying core of which was made of a layered structure of the type GaAs-Al x Ga 1-x As, with x = 0.2, representing a set of quantum wells. The period of one pit was 200 A. The thickness of the light-carrying core was 1 μm, and approximately 40 periods of the structure were laid on it. The wavelength corresponding to the exciton resonance in this structure was approximately 0.78 μm. The width of the strip waveguide was 4 μm. The cross-sectional area of about 10 -7 cm 2 . The difference in the refractive indices of two orthogonally polarized waves was Δn = 4 • 10 -3 . A weak electric current of about 70 mA was passed through the waveguide in a direction perpendicular to the beam (axis of the waveguide). To do this, a film electrode was deposited on top of the waveguide, to which thin metal wires were soldered using thermal compression. From below, the waveguide was soldered to a metal plate located on the Peltier element. In the region of two-photon exciton resonance at the used wavelength, the nonlinear waveguide coefficient is θ = 10 -11 GCE. The waveguide length was 1 mm. The input and output of radiation from the waveguide was carried out using cylindrical lenses and gradans, mounted at the input and output of a nonlinear waveguide. The entire structure containing the input gradan, the input cylindrical lens, the nonlinear waveguide, the output cylindrical lens and the output gradan had the form of a single module. An alternating electric current was passed through a solenoid, the change of which corresponded to a useful alternating signal (analog or digital). At the output, a useful signal was amplified 10 times, and the powers of orthogonally polarized waves at the system output changed out of phase and each of them changed 10 times the change in signal intensity at the input of a nonlinear waveguide.

Пример 3. Накачку с длиной волны λ = 1.3 мкм от полупроводникового лазера, поляризованную вдоль вертикальной оси, пропускали сквозь призму Глана, затем - сквозь ячейку Фарадея, представляющую ферромагнитный кристалл граната (YIG, иттриево-железистый гранат), помещенный в соленоид, и затем вводили в нелинейный оптический волновод, светонесущая жила которого была изготовлена из слоистой структуры типа (фиг. 3) In1-xGaxAsyP1-y/GaAs, с X = 0.2, y = 2,2x, представляющей набор квантовых ям. Период структуры был 200 А. Толщина светонесущей жилы была 0.5 мкм, и на ней укладывалось примерно 20 периодов структуры. Длина волны, соответствующая экситонному резонансу в указанной структуре, приблизительно равнялась 1.3 мкм. Ширина полоскового волновода составляла 4 мкм. Длина волновода - примерно 1 мм. Разность показателей преломления двух ортогонально-поляризованных волн составляла Δn = 4 • 10-3. Площадь поперечного сечения примерно 10-7 см2. Сквозь волновод в перпендикулярном лучу (оси волновода) направлении пропускали слабый электрический ток порядка 70 мА. Для этого на волновод сверху был нанесен пленочный электрод, к которому с помощью термокомпрессии были припаяны тонкие металлические проводки. Снизу волновод был припаян к металлической пластине, находящейся на элементе Пельтье. В области экситонного резонанса на используемой длине волны нелинейный коэффициент волновода составлял θ = 10-4 СГСЭ. Ввод и вывод излучения из волновода осуществлялся с помощью цилиндрических линз и граданов, укрепленных на входе и выходе нелинейного волновода. Вся конструкция, содержащая входной градан, входную цилиндрическую линзу, нелинейный волновод, выходную цилиндрическую линзу и выходной градан имела вид единого модуля. Через соленоид пропускался переменный электрический ток, изменение которого соответствовало полезному переменному сигналу (аналоговому либо цифровому). На выходе получили полезный сигнал, усиленный в 103 раз, причем мощности ортогонально поляризованных волн на выходе системы изменялись в противофазе и изменение каждой из них в 103 раз превышало изменение интенсивности сигнала на входе нелинейного волновода.Example 3. A pump with a wavelength of λ = 1.3 μm from a semiconductor laser polarized along the vertical axis was passed through a Glan prism, then through a Faraday cell representing a ferromagnetic garnet crystal (YIG, yttrium-iron garnet) placed in a solenoid, and then was introduced into a nonlinear optical waveguide, the light-carrying core of which was made of a layered structure of the type (Fig. 3) In 1-x Ga x As y P 1-y / GaAs, with X = 0.2, y = 2.2x, representing a set of quantum wells . The period of the structure was 200 A. The thickness of the light-carrying core was 0.5 μm, and about 20 periods of the structure were laid on it. The wavelength corresponding to the exciton resonance in this structure was approximately 1.3 μm. The width of the strip waveguide was 4 μm. The waveguide is approximately 1 mm long. The difference in the refractive indices of two orthogonally polarized waves was Δn = 4 • 10 -3 . The cross-sectional area of about 10 -7 cm 2 . A weak electric current of about 70 mA was passed through the waveguide in a direction perpendicular to the beam (axis of the waveguide). To do this, a film electrode was deposited on top of the waveguide, to which thin metal wires were soldered using thermal compression. From below, the waveguide was soldered to a metal plate located on the Peltier element. In the region of exciton resonance at the used wavelength, the nonlinear waveguide coefficient was θ = 10 -4 GCE. The input and output of radiation from the waveguide was carried out using cylindrical lenses and gradans, mounted at the input and output of a nonlinear waveguide. The entire structure containing the input gradan, the input cylindrical lens, the nonlinear waveguide, the output cylindrical lens and the output gradan had the form of a single module. An alternating electric current was passed through a solenoid, the change of which corresponded to a useful alternating signal (analog or digital). The output received a useful signal amplified by 10 3 times, and the power of orthogonally polarized waves at the system output changed out of phase and each of them changed 10 3 times higher than the change in signal intensity at the input of a nonlinear waveguide.

Пример 4. Использовались лазеры и волноводы из примеров 1 - 3, но при нулевом токе через соленоид поляризация поля на выходе и входе соленоида, а также на входе в нелинейный волновод была направлена под углом 45o к вертикальной оси. Коэффициент усиления оптического сигнала и глубина модуляции (при той же амплитуде тока в цепи соленоида) были примерно на порядок меньше.Example 4. We used the lasers and waveguides from examples 1 to 3, but at zero current through the solenoid the polarization of the field at the output and input of the solenoid, as well as at the entrance to the nonlinear waveguide, was directed at an angle of 45 o to the vertical axis. The gain of the optical signal and the modulation depth (at the same current amplitude in the solenoid circuit) were approximately an order of magnitude smaller.

Пример 5. Использовался полосковый оптический волновод на основе квантоворазмерной слоистой структуры GaAs/AlxGa1-xAs со значением x = 0.2. Период структуры составлял 200 А. Толщина слоев GaAs составляла 100 А. Толщина светонесущего волноводного слоя была 1 мкм и на ней укладывалось 50 периодов квантоворазмерной структуры. Ширина полоскового волновода составляла 4 мкм. Длина волновода - примерно 1 мм. Длина волны, соответствующая краю зоны поглощения, приблизительно равнялась 0.85 мкм. Излучение с длиной волны λ = 0.86 мм от полупроводникового лазера вводили в волновод с помощью цилиндрической линзы и градана. Перед вводом в нелинейный волновод этому излучению придавалась циркулярная поляризация (например, пропусканием сквозь четвертьволновую пластинку или сквозь оптический волновод, на который подано электрическое напряжение). Вывод излучения из волновода также осуществлялся цилиндрической линзой и граданом. При этом вся конструкция, состоящая из оптического волновода, входных и выходных цилиндрических линз и граданов была оформлена в виде единого модуля. Через оптический волновод в поперечном лучу (волноводу) направлении (вертикальном) пропускался электрический ток порядка 100 мА, за счет которого уменьшалась абсолютная величина разности населенностей валентной зоны и зоны проводимости и соответственно резко снижалось резонансное поглощение излучения. Вместе с тем, за счет близости к резонансу, достигался весьма большой нелинейный коэффициент волноводов порядка 10-4 СГСЭ. Критическая мощность накачки, вблизи которой происходило эффективное самопереключение излучения, была порядка 10 мВт. Малое изменение мощности сигнала на входе порядка 1 мкВт вызывало в тысячу раз более сильное изменение мощностей на выходе волновода порядка 1 мВт, причем мощности на выходе волновода в ортогональных поляризациях изменялись в противофазе. Суммарная мощность на выходе и входе волновода была примерно одинакова, что подтверждает факт резкого уменьшения поглощения. Отметим, что используемое в качестве накачки излучение полупроводникового лазера формировалось в коллимированный аксиально симметричный пучок с помощью цилиндрической линзы и градана.Example 5. We used a strip optical waveguide based on a quantum-dimensional layered GaAs / Al x Ga 1-x As structure with a value of x = 0.2. The period of the structure was 200 A. The thickness of the GaAs layers was 100 A. The thickness of the light-carrying waveguide layer was 1 μm and 50 periods of a quantum-well structure were laid on it. The width of the strip waveguide was 4 μm. The waveguide is approximately 1 mm long. The wavelength corresponding to the edge of the absorption zone was approximately 0.85 μm. Radiation with a wavelength of λ = 0.86 mm from a semiconductor laser was introduced into the waveguide using a cylindrical lens and gradan. Before entering a nonlinear waveguide, this radiation was given circular polarization (for example, by passing through a quarter-wave plate or through an optical waveguide to which an electrical voltage was applied). The radiation was also removed from the waveguide by a cylindrical lens and gradan. Moreover, the entire structure, consisting of an optical waveguide, input and output cylindrical lenses and gradans, was designed as a single module. An electric current of the order of 100 mA was passed through an optical waveguide in a transverse ray (waveguide) in the direction (vertical), due to which the absolute value of the population difference between the valence band and the conduction band decreased and, accordingly, the resonance absorption of radiation sharply decreased. At the same time, due to the proximity to the resonance, a very large nonlinear coefficient of waveguides of the order of 10 -4 GGE was achieved. The critical pump power, near which the effective self-switching of radiation occurred, was of the order of 10 mW. A small change in the signal power at the input of the order of 1 μW caused a thousandfold stronger change in the power at the output of the waveguide of the order of 1 mW, and the power at the output of the waveguide in orthogonal polarizations changed in antiphase. The total power at the output and input of the waveguide was approximately the same, which confirms the fact of a sharp decrease in absorption. It should be noted that the radiation of a semiconductor laser used as a pump was formed into a collimated axially symmetric beam using a cylindrical lens and gradan.

Пример 6. Использовался тот же оптический волновод, через который в поперечном направлении пропускали электрический ток порядка 100 мА. Излучение к волноводу подводилось по оптическому волоконному световоду, из которого это излучение через оптический контакт вводилось в волновод. В волновод подавали сигнал левой циркулярной поляризации, и накачку - правой циркулярной поляризации. На входе мощность накачки составляла 10 мВт, а мощность сигнала порядка 1 мкВт, причем входную мощность сигнала изменяли на величину порядка 1 мкВт. Изменение мощности на выходе волновода составляло 1 мВт. Example 6. The same optical waveguide was used, through which an electric current of the order of 100 mA was passed in the transverse direction. The radiation to the waveguide was fed through an optical fiber waveguide, from which this radiation was introduced into the waveguide through an optical contact. The left circular polarization signal was applied to the waveguide, and the right circular polarization was pumped. At the input, the pump power was 10 mW, and the signal power was about 1 μW, and the input power of the signal was changed by about 1 μW. The change in power at the output of the waveguide was 1 mW.

Пример 7. Использовался тот же оптический волновод, через который в поперечном направлении пропускали электрический ток порядка 50 мА. Излучение к волноводу подводилось по оптическому волоконному световоду, из которого это излучение через оптический контакт вводилось в волновод. В волновод подавали сигнал одной линейной поляризации, и накачку - другой линейной поляризации, ортогональной поляризации сигнала. Вводимая мощность накачки составляла 10 мВт, а мощность сигнала порядка 1 мкВт, причем мощность мощности на выходе волноводов составляло 1 мВт. Example 7. The same optical waveguide was used, through which an electric current of the order of 50 mA was passed in the transverse direction. The radiation to the waveguide was fed through an optical fiber waveguide, from which this radiation was introduced into the waveguide through an optical contact. A signal of one linear polarization was applied to the waveguide, and a pump of another linear polarization orthogonal to the signal polarization was pumped. The input pump power was 10 mW, and the signal power was about 1 μW, and the power at the output of the waveguides was 1 mW.

Пример 8. Использовался тот же оптический волновод, через который в поперечном направлении пропускали электрический ток порядка 50 мА. Излучение к волноводу подводилось по оптическому волоконному световоду, из которого это излучение через оптический контакт вводилось в волновод. В волновод подавали излучение одной циркулярной поляризации мощностью примерно 10 мВт, и варьировали его интенсивность на входе на величину порядка 1 мкВт. Максимальное изменение мощности на выходе волновода в левой и правой циркулярных поляризациях составляло 1 мВт и происходило в противофазе. Example 8. The same optical waveguide was used, through which an electric current of about 50 mA was passed in the transverse direction. The radiation to the waveguide was fed through an optical fiber waveguide, from which this radiation was introduced into the waveguide through an optical contact. Radiation of one circular polarization with a power of about 10 mW was supplied to the waveguide, and its input intensity was varied by an amount of the order of 1 μW. The maximum change in power at the output of the waveguide in the left and right circular polarizations was 1 mW and occurred in antiphase.

Пример 9. Использовался полосковый оптический волновод на основе квантоворазмерной слоистой структуры In1-xGaxAsyP1-y со значением x = 0.2. Период структуры составлял 200 А. Толщина слоев GaAs составляла 100 А, и на всей толщине волновода (по вертикали) равной 1 мкм укладывалось 50 периодов структуры. Ширина полоскового волновода составляла 4 мкм. Длина волновода была примерно 1 мм. Длина волны, соответствующая краю зоны поглощения, приблизительно равнялась 1.3 мкм. Излучение с длиной волны λ = 1.3 мкм от полупроводникового лазера вводили в указанный волновод с помощью цилиндрической линзы и градана. Вывод излучения из волновода также осуществлялся цилиндрическими линзой и граданом. При этом вся конструкция, состоящая из оптического волновода, вводных и выводных цилиндрических линз и граданов была оформлена в виде единого модуля. Через волновод в поперечном лучу направлении (вертикальном) пропускался электрический ток порядка 70 мА, за счет которого уменьшалась абсолютная величина разности населенностей валентной зоны и зоны проводимости и соответственно резко снижалось резонансное поглощение излучения. Вместе с тем, за счет близости к резонансу, достигался весьма большой нелинейный коэффициент волноводов порядка 10-4 СГСЭ. Критическая мощность накачки, вблизи которой происходило эффективное самопереключение излучения была порядка 20 мВт. Малое изменение мощности сигнала на входе порядка 1 мкВт вызывало в тысячи раз более сильное изменение мощностей в каждой поляризации на выходе волновода (порядка 10 мВт), причем мощности на выходе волновода в ортогональных поляризациях изменялись в противофазе. Суммарная мощность на выходе и входе волноводов была примерно одинакова, что подтверждает факт резкого уменьшения поглощения. Отметим, что используемое в качестве накачки излучение полупроводникового лазера формировалось в коллимированный аксиально симметричный пучок с помощью цилиндрической линзы и градана.Example 9. We used a strip optical waveguide based on a quantum-sized layered structure In 1-x Ga x As y P 1-y with a value of x = 0.2. The period of the structure was 200 A. The thickness of the GaAs layers was 100 A, and 50 periods of the structure fit the entire thickness of the waveguide (vertically) equal to 1 μm. The width of the strip waveguide was 4 μm. The waveguide was approximately 1 mm long. The wavelength corresponding to the edge of the absorption zone was approximately 1.3 μm. Radiation with a wavelength of λ = 1.3 μm from a semiconductor laser was introduced into the specified waveguide using a cylindrical lens and gradan. The radiation was also removed from the waveguide by a cylindrical lens and gradan. At the same time, the entire structure, consisting of an optical waveguide, input and output cylindrical lenses and gradans, was designed as a single module. An electric current of the order of 70 mA was passed through the waveguide in the transverse ray direction (vertical), due to which the absolute value of the difference between the populations of the valence band and the conduction band decreased and, accordingly, the resonance absorption of radiation sharply decreased. At the same time, due to the proximity to the resonance, a very large nonlinear coefficient of waveguides of the order of 10 -4 GGE was achieved. The critical pump power near which there was an effective self-switching of radiation was of the order of 20 mW. A small change in the signal power at the input of the order of 1 μW caused a thousand times stronger change in the power in each polarization at the output of the waveguide (about 10 mW), and the power at the output of the waveguide in orthogonal polarizations changed in antiphase. The total power at the output and input of the waveguides was approximately the same, which confirms the fact of a sharp decrease in absorption. It should be noted that the radiation of a semiconductor laser used as a pump was formed into a collimated axially symmetric beam using a cylindrical lens and gradan.

Пример 10. Использовался оптический волновод из примера 2, через который в поперечном направлении пропускали электрический ток порядка 100 мА. В волновод подавали накачку с длиной волны близкой к 1.7 мкм линейной, или круговой поляризации, или эллиптической поляризации, и сигнал другой или той же самой линейной, или круговой поляризации, или эллиптической поляризации с длиной волны близкой к 0.85 мкм. Вводимая мощность накачки составляла 50 мВт, а мощность сигнала порядка 1 мкВт, причем мощность сигнала изменялась на величину порядка 1 мкВт. Изменение мощности на выходе волноводов составляло 5 мВт. Example 10. The optical waveguide of Example 2 was used, through which an electric current of the order of 100 mA was passed in the transverse direction. The waveguide was pumped with a wavelength close to 1.7 μm of linear, or circular polarization, or elliptical polarization, and a signal of another or the same linear, or circular polarization, or elliptical polarization with a wavelength close to 0.85 μm. The input pump power was 50 mW, and the signal power was about 1 μW, and the signal power was changed by a value of about 1 μW. The change in power at the output of the waveguides was 5 mW.

Пример 11. Накачку мощностью порядка 60 мВт с длиной волны λ = 0.78 мкм от полупроводникового лазера, поляризованную вдоль вертикальной оси, вводили в нелинейный оптический волновод, светонесущая жила которого была изготовлена из слоистой структуры типа GaAs-AlxGa1-xAs, с x=0.3, представлявшей набор квантовых ям. Период структуры был 200 А. Толщина светонесущей жилы была 0.5 мкм и на ней укладывалось примерно 25 периодов структуры. Длина волны, соответствующая экситонному резонансу в указанной структуре, приблизительно равнялась 0.77 мкм. Ширина полоскового волновода составляла 4 мкм. Длина волновода - примерно 1 мм. Разность показателей преломления двух ортогонально поляризованных волн составляла Δn = 4•10-3. Площадь поперечного сечения примерно 10 мкм. Сквозь волновод в перпендикулярном лучу (оси волновода) направлении пропускали слабый электрический ток порядка 50 мА. Для этого на волновод сверху был нанесен пленочный электрод, к которому с помощью термокомпресcии были припаяны тонкие металлические проводки. Снизу волновод был припаян к металлической пластине, находящейся на элементе Пельтье. В области экситонного резонанса на используемой длине волны нелинейный коэффициент волновода составлял 10-4 СГСЭ. Длина волновода составляла 1 мм. Ввод и вывод излучения из волновода осуществлялся с помощью цилиндрических линз и граданов, укрепленных на входе и выходе нелинейного волновода. Вся конструкция, содержащая входной градан, входную цилиндрическую линзу, нелинейный волновод, выходную цилиндрическую линзу и выходной градан имела вид единого модуля. Если одновременно в тот же нелинейный волновод с помощью смесителя вводится промодулированное по интенсивности сигнальное излучение с длиной волны λ = 1.55 мкм и максимальной мощностью 0.5 мВт, поляризованное ортогонально накачке, то на выходе этого волновода возникает усиленное излучение (с мощностью порядка 50 мВт) с длиной волны λ = 1.55 мкм, модуляция которого почти без искажений повторяет модуляцию сигнального излучения на входе, а максимальная мощность составляет 40 мВт. При отсутствии сигнального излучения на входе, излучения с длиной волны λ = 1.55 мкм нет. Если же сигнальное излучение на входе есть и его мощность 0.5 мВт, то на выходе мощность излучения с длиной волны λ = 1.55 мкм составляет 40 мВт. В данном примере рассмотрено параметрическое преобразование частоты вниз, т.е. деление частоты. Оно основано на квадратичной нелинейности среды, которая также как и кубичная нелинейность резко возрастает вблизи экситонного резонанса. Причем в данном примере накачка попадает в область экситонного резонанса, а сигнальное излучение - в область двухфотонного экситонного резонанса.Example 11. A pump with a power of about 60 mW with a wavelength of λ = 0.78 μm from a semiconductor laser polarized along the vertical axis was introduced into a nonlinear optical waveguide, the light-carrying core of which was made of a layered structure of the GaAs-Al x Ga 1-x As type, with x = 0.3, representing a set of quantum wells. The period of the structure was 200 A. The thickness of the light-carrying core was 0.5 μm and approximately 25 periods of the structure were laid on it. The wavelength corresponding to the exciton resonance in this structure was approximately 0.77 μm. The width of the strip waveguide was 4 μm. The waveguide is approximately 1 mm long. The difference in the refractive indices of two orthogonally polarized waves was Δn = 4 • 10 -3 . The cross-sectional area is approximately 10 μm. A weak electric current of the order of 50 mA was passed through the waveguide in a direction perpendicular to the beam (axis of the waveguide). For this, a film electrode was deposited on top of the waveguide, to which thin metal wires were soldered using thermal compression. From below, the waveguide was soldered to a metal plate located on the Peltier element. In the region of exciton resonance at the used wavelength, the nonlinear waveguide coefficient was 10 -4 GCE. The waveguide length was 1 mm. The input and output of radiation from the waveguide was carried out using cylindrical lenses and gradans, mounted at the input and output of a nonlinear waveguide. The entire structure containing the input gradan, the input cylindrical lens, the nonlinear waveguide, the output cylindrical lens and the output gradan had the form of a single module. If at the same time a signal modulated in intensity with a wavelength λ = 1.55 μm and a maximum power of 0.5 mW, polarized orthogonally pumped, is introduced into the same nonlinear waveguide using a mixer, then amplified radiation (with a power of the order of 50 mW) with a length of waves λ = 1.55 μm, the modulation of which almost without distortion repeats the modulation of the signal radiation at the input, and the maximum power is 40 mW. In the absence of signal radiation at the input, there is no radiation with a wavelength of λ = 1.55 μm. If the signal radiation at the input has its power of 0.5 mW, then the output power of the radiation with a wavelength of λ = 1.55 μm is 40 mW. In this example, the parametric frequency down conversion is considered, i.e. frequency division. It is based on the quadratic nonlinearity of the medium, which, like cubic nonlinearity, sharply increases near the exciton resonance. Moreover, in this example, the pump falls into the region of exciton resonance, and the signal radiation falls into the region of two-photon exciton resonance.

Для увеличения двулучепреломления слоистой структуры с целью повышения эффективности преобразования частоты и переключения за счет улучшения фазового согласования волн на различных частотах ( (ω и 2ω) ) можно использовать структуру GaAs/AlAs, в которой слои AlAs преобразованы в оксидные с показателем преломления n ≈ 1.6. To increase the birefringence of the layered structure in order to increase the efficiency of frequency conversion and switching by improving the phase matching of waves at different frequencies ((ω and 2ω)), one can use the GaAs / AlAs structure in which AlAs layers are converted into oxide layers with a refractive index of n ≈ 1.6.

Пример 12. Использовался нелинейный волновод, аналогичный рассмотренному в примере 1, но с вдвое большей толщиной светонесущего слоя. Поэтому в этом волноводе могли распространяться две поперечные моды. На вход с помощью Y - соединения подавались накачка в нулевой моде и сигнал в первой моде. На выходе излучения нулевой и первой моды пространственно разделялись. Линейная связь между модами может присутствовать (за счет пространственной неоднородности [4], но может и отсутствовать. И в первом и во втором случаях происходит переключение между модами и усиление входной модуляции при превышении накачкой порогового значения. Example 12. A nonlinear waveguide was used, similar to that considered in example 1, but with twice the thickness of the light-carrying layer. Therefore, two transverse modes could propagate in this waveguide. The input in the Y-mode was pumped in the zero mode and the signal in the first mode. At the output, the radiation of the zero and first modes were spatially separated. A linear connection between the modes can be present (due to spatial heterogeneity [4], but it can be absent. In both the first and second cases, switching between the modes and amplification of the input modulation occurs when the pump exceeds the threshold value.

Пример 13. Использовался нелинейный полупроводниковый волновод, аналогичный рассмотренному в примере 1. Сигнальное излучение перед подачей в смеситель пропускается сквозь фазовый модулятор, представляющий волновод, по бокам которого расположены пленочные электроды, на которые подается модулирующее электрическое напряжение, изменяющее сдвиг фаз между сигналом и накачкой на входе линейного волновода. Указанный фазовый модулятор изображен, например, на рис. 4.5 (на с. 213) из книги [4]. Example 13. A nonlinear semiconductor waveguide was used, similar to that described in Example 1. Signal radiation is passed through a phase modulator, which is a waveguide, on the sides of which there are film electrodes, to which a modulating voltage is applied, which changes the phase shift between the signal and the pump linear waveguide inlet. The indicated phase modulator is shown, for example, in Fig. 4.5 (on p. 213) from the book [4].

Пример 14. Использовался нелинейный полупроводниковый волновод, аналогичный рассмотренному в примере 1. К волноводу приложено пространственно-периодическое вдоль длины стационарное электрическое поле, формируемое с помощью периодической электронной структуры (см. рис.4.26 на с. 256, 257 из [4] ). В линейном режиме в такой структуре происходит вращение плоскости поляризации. В нелинейном режиме (при превышении накачкой порогового значения) и малом изменении входной интенсивности сигнала или накачки происходило резкое переключение излучения из ТЕ поляризации в ТМ поляризацию или наоборот, сопровождающееся резким усилением выходной модуляции. Example 14. A nonlinear semiconductor waveguide was used, similar to that considered in Example 1. A stationary spatially periodic along electric field is applied to the waveguide, generated using a periodic electronic structure (see Fig. 4.26 on p. 256, 257 from [4]). In linear mode, a rotation of the plane of polarization occurs in such a structure. In the nonlinear mode (when the threshold is exceeded by pumping) and a small change in the input signal or pump intensity, the radiation sharply switches from TE polarization to TM polarization or vice versa, accompanied by a sharp increase in output modulation.

Литература:
1. P. Li. Kam Wa, P.N.Robson, J.S.Roberts, M.A.Pate, J.P.R.David. All-optical switching between modes of a GaAs/GaAlAs multiple quantum well waveguide Appl.Phys.Lett. v.52, No 24, 2013-2014, 1988.
Literature:
1. P. Li. Kam Wa, PNRobson, JSRoberts, MAPate, JPRDavid. All-optical switching between modes of a GaAs / GaAlAs multiple quantum well waveguide Appl.Phys.Lett. v. 52, No. 24, 2013-2014, 1988.

2. Заявка PCT No 96/01441, кл. G 02 F 1/01, 1996. 2. PCT Application No. 96/01441, CL G 02 F 1/01, 1996.

3. Волновая оптоэлектроника. Под ред. Т.Тамира, М., "Мир", 1991. 3. Wave optoelectronics. Ed. T. Tamira, M., Mir, 1991.

4. R. Jin. , C. L. Chuang, H.M.Gibbs, S.W.Kohh, J.N.Polky, G.A.Pubans "Picosecond all-optical switching in singl-mode GaAs/AlGaAs strip-loaded nonlinear directional couplers", Appl.Phys. Lett., 53(19), 1977, p.1791-1792. 4. R. Jin. , C. L. Chuang, H.M. Gibbs, S.W. Kohh, J.N. Polky, G.A. Pubans "Picosecond all-optical switching in single-mode GaAs / AlGaAs strip-loaded nonlinear directional couplers", Appl.Phys. Lett., 53 (19), 1977, p. 1791-1792.

Claims (49)

1. Способ переключения и модуляции однонаправленных распределенно-связанных волн, осуществляемый с использованием нелинейного оптического волновода, выполненного в виде слоистой полупроводниковой структуры типа MQW с чередующимися слоями, содержащей по крайней мере два гетероперехода, включающий ввод поляризованного оптического излучения с интенсивностью выше пороговой в нелинейный волновод, и разделение излучений различных поляризаций на выходе системы, отличающийся тем, что полупроводниковая структура выполнена двулучепреломляющей и/или оптически активной, а при вводе оптического излучения в нелинейный волновод осуществляют изменение интенсивности, или поляризации, или длины волны, или угла ввода оптического излучения, или внешнего электрического или магнитного поля, приложенного к нелинейному волноводу, при этом длину волны λ излучения выбирают из условий 0,5λr≤λ≤1,5λr, где λr- длина волны однофотонного и/или двухфотонного экситонного резонанса, а через нелинейный волновод пропускают электрический ток.1. The method of switching and modulation of unidirectional distributed-coupled waves, carried out using a nonlinear optical waveguide made in the form of a layered semiconductor structure of the MQW type with alternating layers containing at least two heterojunctions, including the input of polarized optical radiation with an intensity above the threshold into the nonlinear waveguide , and separation of radiation of various polarizations at the output of the system, characterized in that the semiconductor structure is birefringent general and / or optically active, and when optical radiation is introduced into a nonlinear waveguide, the intensity, or polarization, or wavelength, or angle of optical radiation or external electric or magnetic field applied to the nonlinear waveguide is changed, while the radiation wavelength λ choose from the conditions 0.5λ r ≤λ≤1.5λ r , where λ r is the wavelength of a single-photon and / or two-photon exciton resonance, and an electric current is passed through a nonlinear waveguide. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют излучение линейной, или циркулярной, или эллиптической поляризации. 2. The method according to claim 1, characterized in that they use the radiation of linear, or circular, or elliptical polarization. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что в нелинейный волновод вводят излучение, поляризация которого направлена под углом π/4 к оптической оси нелинейного волновода. 3. The method according to claim 2, characterized in that radiation is introduced into the nonlinear waveguide, the polarization of which is directed at an angle π / 4 to the optical axis of the nonlinear waveguide. 4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что перед вводом излучения в нелинейный волновод и/или после прохождения им волновода излучения коллимируют с помощью цилиндрической линзы и/или градана. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that before the radiation is introduced into the nonlinear waveguide and / or after the radiation waveguide passes through it, the radiation is collimated using a cylindrical lens and / or gradan. 5. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что ввод излучения в нелинейный волновод и/или вывод излучений из волновода осуществляют посредством входного и/или выходного оптического волновода. 5. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the input of radiation into the nonlinear waveguide and / or output of radiation from the waveguide is carried out by means of an input and / or output optical waveguide. 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что на входном и/или выходном торце входного и/или выходного оптического волновода выполнена линза. 6. The method according to claim 5, characterized in that the lens is made at the input and / or output end of the input and / or output optical waveguide. 7. Способ по п. 5, отличающийся тем, что входной волновод выполнен из магнитооптического материала и помещен в соленоид, через который пропускается переменный электрический ток, модулирующий поляризацию излучения, или выполнен в виде электрооптического вращателя плоскости поляризации. 7. The method according to p. 5, characterized in that the input waveguide is made of magneto-optical material and placed in a solenoid through which an alternating electric current is passed, modulating the radiation polarization, or made in the form of an electro-optical rotator of the plane of polarization. 8. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что электрический ток пропускают через полупроводниковую структуру в заданные интервалы времени. 8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the electric current is passed through the semiconductor structure at predetermined time intervals. 9. Способ переключения и модуляции однонаправленных распределенно-связанных волн, осуществляемый с использованием нелинейного оптического волновода, выполненного в виде слоистой полупроводниковой структуры типа MQW с чередующимися слоями, содержащей по крайней мере два гетероперехода, включающий ввод поляризованного оптического сигнального излучения и поляризованного оптического излучения накачки с интенсивностью выше пороговой в нелинейный волновод, и разделение однонаправленных распределенно-связанных волн на выходе системы, отличающийся тем, что полупроводниковая структура выполнена двулучепреломляющей и/или оптически активной, а при вводе сигнального излучения в нелинейный волновод осуществляют изменение интенсивности, или фазы, или поляризации, или длины волны, или угла ввода сигнального излучения, или одновременное изменение интенсивностей, или фаз, или поляризаций излучения накачки и сигнального излучения, излучение накачки и/или сигнальное излучение выбирают из условий 0,5≤λr≤1,5λr, где λr- длина волны однофотонного и/или двухфотонного экситонного резонанса, через нелинейный волновод пропускают электрический ток.9. The method of switching and modulation of unidirectional distributed-coupled waves, carried out using a nonlinear optical waveguide made in the form of a layered semiconductor structure of the MQW type with alternating layers, containing at least two heterojunctions, including the input of polarized optical signal radiation and polarized optical pump radiation with intensity above the threshold in a nonlinear waveguide, and the separation of unidirectional distributed-coupled waves at the output of the system, from characterized in that the semiconductor structure is birefringent and / or optically active, and when the signal radiation is introduced into the non-linear waveguide, a change in intensity, or phase, or polarization, or wavelength, or angle of input of signal radiation, or a simultaneous change in intensities or phases, or polarizations of pump radiation and signal radiation, pump radiation and / or signal radiation are selected from the conditions 0,5≤λ r ≤1,5λ r, where λ r - wavelength-photon and / or two-photon exciton D onansa through nonlinear waveguide electric current is passed. 10. Способ по п.9, отличающийся тем, что одновременно с вводом сигнального излучения осуществляют ввод еще по крайней мере одного сигнального излучения, причем у всех сигнальных излучений переменными являются одни и те же параметры. 10. The method according to claim 9, characterized in that at the same time as the input of the signal radiation, at least one more signal radiation is input, and all signal radiations have the same parameters. 11. Способ по п.9 или 10, отличающийся тем, что излучение накачки содержит излучения по крайней мере двух поляризаций, или двух длин волн, или двух мод. 11. The method according to claim 9 or 10, characterized in that the pump radiation contains radiation of at least two polarizations, or two wavelengths, or two modes. 12. Способ по любому из пп.9 - 11, отличающийся тем, что разделение однонаправленных распределенно-связанных волн на выходе системы производят путем разделения излучений различных поляризаций и/или различных длин волн. 12. The method according to any one of claims 9 to 11, characterized in that the separation of unidirectional distributed-coupled waves at the output of the system is carried out by separating emissions of different polarizations and / or different wavelengths. 13. Способ по любому из пп.9 - 11, отличающийся тем, что сигнальное излучение и излучение накачки представляют собой различные волноводные моды, а разделение однонаправленных распределенно-связанных волн на выходе системы производят путем разделения излучений различных мод. 13. The method according to any one of claims 9 to 11, characterized in that the signal radiation and the pump radiation are different waveguide modes, and the separation of unidirectional distributed-coupled waves at the output of the system is carried out by separating the radiation of various modes. 14. Способ по любому из пп.9 - 13, отличающийся тем, что интенсивность излучения накачки по крайней мере на порядок больше интенсивности сигнального излучения. 14. The method according to any one of claims 9 to 13, characterized in that the intensity of the pump radiation is at least an order of magnitude greater than the intensity of the signal radiation. 15. Способ по любому из пп.9 - 13, отличающийся тем, что используют излучение накачки и сигнальное излучение с интенсивностями, отличающимися от их среднего геометрического значения не более чем на порядок. 15. The method according to any one of claims 9 to 13, characterized in that they use pump radiation and signal radiation with intensities that differ from their geometric mean value by no more than an order of magnitude. 16. Способ по любому из пп.9 - 15, отличающийся тем, что используют излучение накачки и сигнальное излучение с одинаковой или различной линейной поляризацией. 16. The method according to any one of claims 9 to 15, characterized in that they use pump radiation and signal radiation with the same or different linear polarization. 17. Способ по п.16, отличающийся тем, что используют излучение накачки и сигнальное излучение с линейной взаимно ортогональной поляризацией. 17. The method according to clause 16, characterized in that the use of pump radiation and signal radiation with linear mutually orthogonal polarization. 18. Способ по любому из пп.9 - 15, отличающийся тем, что используют излучение накачки и сигнальное излучение одной или противоположных циркулярных поляризаций. 18. The method according to any one of claims 9 to 15, characterized in that they use pump radiation and signal radiation of one or opposite circular polarizations. 19. Способ по любому из пп.9 - 15, отличающийся тем, что используют излучение накачки и сигнальное излучение одинаковой или различной эллиптической поляризации. 19. The method according to any one of claims 9 to 15, characterized in that they use pump radiation and signal radiation of the same or different elliptical polarization. 20. Способ по любому из пп.9 - 19, отличающийся тем, что перед вводом излучений в нелинейный волновод и/или после прохождения ими волновода излучения коллимируют с помощью цилиндрической линзы и/или градана. 20. The method according to any one of claims 9 to 19, characterized in that before the radiation is introduced into the nonlinear waveguide and / or after the radiation waveguide passes through them, the radiation is collimated using a cylindrical lens and / or gradan. 21. Способ по любому из пп.9 - 19, отличающийся тем, что ввод излучений в нелинейный волновод и/или вывод излучений из волновода осуществляют посредством входного и/или выходного оптического волновода. 21. The method according to any one of paragraphs.9 to 19, characterized in that the input of radiation into a nonlinear waveguide and / or output of radiation from the waveguide is carried out by means of an input and / or output optical waveguide. 22. Способ по п.21, отличающийся тем, что на входном и/или выходном торце входного и/или выходного оптического волновода выполнена линза. 22. The method according to item 21, wherein the lens is made at the input and / or output end of the input and / or output optical waveguide. 23. Способ по п.21, отличающийся тем, что входной волновод содержит Y-соединитель, в одну из входных ветвей которого подается сигнальное излучение, а в другую - излучение накачки, при этом ветвь, в которую подается сигнальное излучение, выполнена из магнитооптического материала и помещена в соленоид, через который пропускается переменный электрический ток, модулирующий поляризацию сигнального излучения, или выполнена в виде электрооптического вращателя плоскости поляризации. 23. The method according to item 21, wherein the input waveguide contains a Y-connector, signal radiation is supplied to one of the input branches, and pump radiation is supplied to the other, the branch to which signal radiation is supplied is made of magneto-optical material and placed in a solenoid through which an alternating electric current is passed, modulating the polarization of the signal radiation, or is made in the form of an electro-optical rotator of the plane of polarization. 24. Способ по любому из пп.9 - 23, отличающийся тем, что несущая частота сигнального излучения и излучения накачки различаются на величину большую, чем t-1, где t - характерное время изменения сигнала.24. The method according to any one of claims 9 to 23, characterized in that the carrier frequency of the signal radiation and the pump radiation differ by an amount greater than t -1 , where t is the characteristic time of the signal change. 25. Способ по любому из пп.9 - 24, отличающийся тем, что электрический ток пропускают через полупроводниковую структуру в заданные интервалы времени. 25. The method according to any one of claims 9 to 24, characterized in that the electric current is passed through the semiconductor structure at predetermined time intervals. 26. Способ по любому из пп.9 - 25, отличающийся тем, что в нелинейный волновод вводят излучение, поляризация которого направлена под углом π/4 к оптической оси нелинейного волновода. 26. The method according to any one of claims 9 to 25, characterized in that radiation is introduced into the nonlinear waveguide, the polarization of which is directed at an angle π / 4 to the optical axis of the nonlinear waveguide. 27. Устройство для переключения и модуляции однонаправленных распределенно-связанных волн, содержащее нелинейный волновод, выполненный в виде слоистой полупроводниковой структуры типа MQW с чередующимися слоями, содержащей по крайней мере два гетероперехода, и оптический элемент для разделения однонаправленных распределенно-связанных волн на выходе устройства, отличающееся тем, что слоистая полупроводниковая структура выполнена двулучепреломляющей или оптически активной и снабжена контактами для пропускания электрического тока через структуру в направлении, перпендикулярном слоям, при этом устройство содержит один или два оптических элемента ввода/вывода, расположенных соответственно на входе и/или выходе нелинейного волновода, а также источник тока, соединенный с контактами, причем элементы ввода и/или вывода и нелинейный волновод выполнены в виде единого модуля, при этом элементы ввода и/или вывода установлены относительно нелинейного волновода с точностью, обеспечиваемой их юстировкой по люминесцентному излучению полупроводниковой структуры при пропускании через нее электрического тока. 27. A device for switching and modulating unidirectional distributed coupled waves, comprising a nonlinear waveguide made in the form of a layered semiconductor structure of the MQW type with alternating layers containing at least two heterojunctions, and an optical element for separating unidirectional distributed coupled waves at the output of the device, characterized in that the layered semiconductor structure is made of birefringent or optically active and provided with contacts for passing electric current through without a structure in the direction perpendicular to the layers, the device contains one or two optical input / output elements located respectively at the input and / or output of a nonlinear waveguide, as well as a current source connected to the contacts, the input and / or output elements and nonlinear the waveguide is made in the form of a single module, while the input and / or output elements are mounted relative to the nonlinear waveguide with the accuracy provided by their alignment with the luminescent radiation of the semiconductor structure during transmission electric current through it. 28. Устройство по п.27, отличающееся тем, что оптический элемент для разделения однонаправленных распределенно-связанных волн на выходе устройства выполнен в виде оптического элемента для разделения излучений различных поляризаций или длин волн. 28. The device according to item 27, wherein the optical element for separating unidirectional distributed-coupled waves at the output of the device is made in the form of an optical element for separating emissions of different polarizations or wavelengths. 29. Устройство по п.27, отличающееся тем, что оптический элемент для разделения однонаправленных распределенно-связанных волн на выходе устройства выполнен в виде оптического элемента для разделения излучений различных мод. 29. The device according to item 27, wherein the optical element for separating unidirectional distributed-coupled waves at the output of the device is made in the form of an optical element for separating emissions of various modes. 30. Устройство по п.27, отличающееся тем, что полупроводниковая структура выполнена в виде чередующихся слоев GaAs/AlxGa1-xAs или In1-xGaxAsyP1-y/GaAs.30. The device according to item 27, wherein the semiconductor structure is made in the form of alternating layers of GaAs / Al x Ga 1-x As or In 1-x Ga x As y P 1-y / GaAs. 31. Устройство по любому из пп.27 - 30, отличающееся тем, что элементы ввода и/или вывода выполнены в виде объективов. 31. The device according to any one of paragraphs.27-30, characterized in that the input and / or output elements are made in the form of lenses. 32. Устройство по п.31, отличающееся тем, что по крайней мере один объектив состоит из цилиндрической линзы и/или градана. 32. The device according to p, characterized in that at least one lens consists of a cylindrical lens and / or gradan. 33. Устройство по любому из пп.27 - 30, отличающееся тем, что элементы ввода и/или вывода выполнены в виде входного и/или выходного оптического волновода. 33. The device according to any one of paragraphs.27-30, characterized in that the input and / or output elements are made in the form of an input and / or output optical waveguide. 34. Устройство по п.33, отличающееся тем, что на входном и/или выходном торце входного и/или выходного оптического волновода сформирована линза. 34. The device according to p. 33, wherein a lens is formed on the input and / or output end of the input and / or output optical waveguide. 35. Устройство по любому из пп.27 - 34, отличающееся тем, что дополнительно содержит смеситель излучения накачки и по крайней мере одного сигнального излучения, установленный на входе устройства. 35. The device according to any one of paragraphs.27 to 34, characterized in that it further comprises a mixer for pump radiation and at least one signal radiation mounted at the input of the device. 36. Устройство по п.35, отличающееся тем, что смеситель выполнен в виде волноводного соединителя, выходная ветвь которого является входным волноводом. 36. The device according to clause 35, wherein the mixer is made in the form of a waveguide connector, the output branch of which is an input waveguide. 37. Устройство по п.36, отличающееся тем, что волноводный соединитель выполнен в виде по крайней мере одного Y-соединителя или направленного ответвителя. 37. The device according to clause 36, wherein the waveguide connector is made in the form of at least one Y-connector or directional coupler. 38. Устройство по п.37, отличающееся тем, что одна входная ветвь волноводного соединителя выполнена из магнитооптического материала и помещена в соленоид, или выполнена в виде электрооптического вращателя плоскости поляризации. 38. The device according to clause 37, wherein one input branch of the waveguide connector is made of magneto-optical material and placed in a solenoid, or made in the form of an electro-optical rotator of the plane of polarization. 39. Устройство по любому из пп.27 - 38, отличающееся тем, что элементы ввода и/или вывода соединены с нелинейным волноводом склейкой. 39. The device according to any one of paragraphs.27 to 38, characterized in that the input and / or output elements are connected to a non-linear waveguide by gluing. 40. Устройство по любому из пп.27 - 38, отличающееся тем, что элементы ввода и/или вывода соединены с волноводом посредством миниатюрного механического соединителя. 40. The device according to any one of paragraphs.27 to 38, characterized in that the input and / or output elements are connected to the waveguide via a miniature mechanical connector. 41. Устройство по любому из пп.27 - 40, отличающееся тем, что оптический элемент для разделения излучений различных поляризаций выполнен в виде поляроида, или поляризационной призмы, или двоякопреломляющей призмы, или направленного ответвителя, разделяющего поляризацию. 41. The device according to any one of paragraphs.27-40, characterized in that the optical element for separating radiation of different polarizations is made in the form of a polaroid, or a polarizing prism, or a birefringent prism, or a directional coupler that separates the polarization. 42. Устройство по любому из пп.27 - 40, отличающееся тем, что оптический элемент для разделения излучений различных длин волн выполнен в виде дисперсионного элемента, или фильтра, или направленного ответвителя. 42. The device according to any one of paragraphs.27-40, characterized in that the optical element for separating emissions of different wavelengths is made in the form of a dispersion element, or a filter, or a directional coupler. 43. Устройство по любому из пп.27 - 40, отличающееся тем, что оптический элемент для разделения излучений различных мод выполнен в виде диафрагмы или волноводного разделителя мод. 43. The device according to any one of paragraphs.27 - 40, characterized in that the optical element for separating the radiation of various modes is made in the form of a diaphragm or waveguide splitter mode. 44. Устройство по любому из пп.27 - 42, отличающееся тем, что на входе и/или выходе нелинейного волновода установлена диафрагма. 44. The device according to any one of paragraphs.27 to 42, characterized in that a diaphragm is installed at the input and / or output of the nonlinear waveguide. 45. Устройство по любому из пп.27 - 42, отличающееся тем, что на входе и/или выходе устройства установлен кварцевый кубик. 45. The device according to any one of paragraphs.27 to 42, characterized in that a quartz cube is installed at the input and / or output of the device. 46. Устройство по любому из пп.27 - 45, отличающееся тем, что источник тока является источником постоянного тока. 46. The device according to any one of paragraphs.27 to 45, characterized in that the current source is a constant current source. 47. Устройство по п.46, отличающееся тем, что источник постоянного тока снабжен быстродействующим выключателем. 47. The device according to item 46, wherein the constant current source is equipped with a high-speed switch. 48. Устройство по любому из пп.33 - 47, отличающееся тем, что дополнительно содержит лазер, соединенный со входным волноводом. 48. The device according to any one of paragraphs 33 to 47, characterized in that it further comprises a laser connected to the input waveguide. 49. Устройство по любому из пп.27 - 48, отличающееся тем, что нелинейный волновод припаян к металлической пластине, находящейся на элементе Пельтье. 49. The device according to any one of paragraphs.27 to 48, characterized in that the non-linear waveguide is soldered to a metal plate located on the Peltier element.
RU97109964/28A 1997-06-13 1997-06-13 Method of commutation and modulation of unidirectional distributively-coupled waves ( versions ) and device for its realization RU2120649C1 (en)

Priority Applications (18)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97109964/28A RU2120649C1 (en) 1997-06-13 1997-06-13 Method of commutation and modulation of unidirectional distributively-coupled waves ( versions ) and device for its realization
PCT/RU1998/000178 WO1998057230A1 (en) 1997-06-13 1998-06-11 Method and device for switching, amplification, controlling and modulation of optical radiation
KR1019997011983A KR20010013957A (en) 1997-06-13 1998-06-11 Method and apparatus for switching, amplification, control and modulation
AU88920/98A AU730103B2 (en) 1997-06-13 1998-06-11 Method and device for switching, amplification, controlling and modulation of optical radiation
IL13347198A IL133471A0 (en) 1997-06-13 1998-06-11 Device for modulation of optical radiation and transmission of information
JP50220699A JP2002510401A (en) 1997-06-13 1998-06-11 Equipment for modulation and data transmission of optical radiation
AU88919/98A AU730106B2 (en) 1997-06-13 1998-06-11 Device for modulation of optical radiation and transmission of information
KR1019997011772A KR20010013757A (en) 1997-06-13 1998-06-11 Device for modulation of optical radiation and transmission of information
IL13347498A IL133474A0 (en) 1997-06-13 1998-06-11 Method and device for switching, amplification, controlling and modulation of optical radiation
US09/242,269 US6418255B1 (en) 1997-06-13 1998-06-11 Device for modulation of optical radiation and transmission of information
PCT/RU1998/000177 WO1998057229A1 (en) 1997-06-13 1998-06-11 Device for modulation of optical radiation and transmission of inormation
EP98940703A EP0988578A1 (en) 1997-06-13 1998-06-11 Method and device for switching, amplification, controlling and modulation of optical radiation
JP50220799A JP2002511155A (en) 1997-06-13 1998-06-11 Method and apparatus for switching, amplifying, controlling and modulating optical radiation (version)
EP98940702A EP0988577A1 (en) 1997-06-13 1998-06-11 Device for modulation of optical radiation and transmission of inormation
CA002293376A CA2293376A1 (en) 1997-06-13 1998-06-11 Device for modulation of optical radiation and transmission of information
CA002293445A CA2293445A1 (en) 1997-06-13 1998-06-11 Method and device for switching, amplification, controlling and modulation of optical radiation
US09/242,255 US6580859B1 (en) 1997-06-13 1998-06-11 Method and device for switching, amplification, controlling and modulation of optical radiation
US10/300,811 US20030103745A1 (en) 1997-06-13 2002-11-20 Method and device for switching, amplification, controlling and modulation of optical radiation (variants)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97109964/28A RU2120649C1 (en) 1997-06-13 1997-06-13 Method of commutation and modulation of unidirectional distributively-coupled waves ( versions ) and device for its realization

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2120649C1 true RU2120649C1 (en) 1998-10-20
RU97109964A RU97109964A (en) 1999-02-20

Family

ID=20194170

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU97109964/28A RU2120649C1 (en) 1997-06-13 1997-06-13 Method of commutation and modulation of unidirectional distributively-coupled waves ( versions ) and device for its realization

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2120649C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2530189C1 (en) * 2013-06-14 2014-10-10 Александр Александрович Майер Method for optical amplification of laser radiation

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Тамир Т. Волноводная оптоэлектроника. - М.: Мир, 1991, с.190 - 200 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2530189C1 (en) * 2013-06-14 2014-10-10 Александр Александрович Майер Method for optical amplification of laser radiation
WO2014200390A1 (en) * 2013-06-14 2014-12-18 Maier Alexandr Alexandrovich Laser radiation optical amplification method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Toney Lithium niobate photonics
EP0817988B1 (en) Polarization-insensitive, electro-optic modulator
US4070094A (en) Optical waveguide interferometer modulator-switch
EP1721210B1 (en) Method and apparatus for polarization insensitive phase shifting of an optical beam in an optical device
JP2629624B2 (en) All-optical switch
US20050169582A1 (en) Optical isolator utilizing a micro-resonator
US7215842B2 (en) Light control element and light control device
US6912079B2 (en) Method and apparatus for phase shifting an optical beam in an optical device
JP2002277912A (en) Optical switch, transistor, computer system, and method of switching light signal
US9989788B2 (en) Polarization independent electro-optically induced waveguide
EP1832019B1 (en) Reduced loss ultra-fast semiconductor modulator and switch
JPH09105894A (en) Polarization-independent optical device
JPH06194696A (en) Optical switch
CN108388061B (en) All-optical modulator based on graphene optical waveguide and modulation method thereof
US5202941A (en) Four section optical coupler
JP4653393B2 (en) Light control element
US20230007949A1 (en) Optical Device
JP2765529B2 (en) Waveguide type optical device
RU2120649C1 (en) Method of commutation and modulation of unidirectional distributively-coupled waves ( versions ) and device for its realization
RU2129721C1 (en) Method for switching and modulation of unidirectional parent-distribution waves and device which implements said method
KR20010013757A (en) Device for modulation of optical radiation and transmission of information
RU2129720C1 (en) Modulator using faraday effect
Maeder et al. Lithium niobate on insulator from classical to quantum photonic devices
Papuchon LiNbO3 Devices
RU2153689C2 (en) Method and device for change-over, amplification, control and modulation of optical radiation (modifications)

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20060614

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20090227

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150614