SU1732314A1 - Способ определени параметров планарного оптического волновода - Google Patents

Abstract

Использование: оптические измерени . Сущность изобретени : измерение углового распределени  излучени , вышедшего из призмы, осуществл ют вращением фотоприемника вокруг оси, проход щей через призму. Положение оси зависит от угла вращени  фотоприемника.

Description

Изобретение относитс  к оптическим измерени м и может быть использовано дл  определени  параметров пленарных оптических волноводов, в частности тонких диэлектрических пленок.

Известен способ исследовани  пленарного оптического волновода, заключающийс  в том, что падающий луч частично отражаетс  светоделительной пластиной и падает на фотоприемник, служащий источником опорного сигнала, а прошедший световой пучок падает на входную грань призмы, прижатой к исследуемой пленке дл  создани  оптического контакта. Ячейка с призмой и пленкой закреплена на поворотном столике гониометра, предназначен- ного дл  измерени  угла ввода в. Отраженный от граней призмы (внутри последней ) свет снова попадает на светодели- тельную пластину и, частично отразившись, падает на второй фотоприемник. По разности сигналов опорного и измерительного фотоприемников измер етс  угловое распределение интенсивности отраженного излучени . Дл  того, чтобы отраженный от призмы луч был параллелен падающему, призма должна быть пр моугольной.

Однако данный способ требует высокой идентичности используемых фотоприемников , характеризуетс  принципиальной невозможностьюбалансировки фотоприемников в широком диапазоне углов в (от -90° до +90°), что снижает информативность измерений и приводит к низкому соотношению сигнал/шум. Кроме того, на точность измерений сильно вли ет качество синхронизации развертки.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  способ определени  параметров планарного оптического волновода, заключающийс  в создании оптического контакта между поверхностью планарного оптического волновода и трехгранной призмой, возбуждении планарного волновода посредством ввода лазерного излучени  через входную грань призмы, регистрации углового распределени  излучени , вышедшего через выходную грань призмы, и определении по угловому распределению излучени  параметров волновода .

Недостатком известного способа заключаетс  в том, что измерение углов вывода излучени  из волновода  вл етс 

Ё

VI

CJ

ю со

Ј

сложной и трудоемкой задачей, поскольку требует индивидуальной настройки и юстировки измерительной системы на каждую моду.

Цель изобретени  - снижение трудоемкости способа.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в способе определени  параметров пленарного оптического волновода, заключающемс  в создании оптического контакта между поверхностью планарного оптического волновода и трехгранной призмой, возбуждении планарного волновода посредством ввода лазерного излучени  через входную грань призмы, регистрации углового распределени  излучени , вышедшего через выходную грань призмы и определении по угловому распределению излучени  параметров волновода, регистрацию углового распределени  осуществл ют приемником , перемещаемым относительно центра, соответствующего точке пересечени  нормали, проход щей через выходную грань призмы и точку ввода лазерного излучени  в волновод, и плоскости, отсто щей от выходной грани призмы на рассто ние а, удовлетвор ющее условию

.i-cos(0)

fnS -n|-slnz0

где h - рассто ние от центра области оптического контакта до выходной грани призмы;

пв - показатель преломлени  воздуха;

Пп - показатель преломлени  призмы; 9 - угол поворота приемника излучени , отсчитываемый от перпендикул ра к выходной грани призмы.

Если в оптическом волноводе возбуждена кака -либо мода, то ее энерги  перераспредел етс  по всем модам волновода за счет рассе ни  на неоднородност х волновода и взаимодействи  мод. Через приз- менный элемент св зи излучение всех мод выводитс  на экран. Кажда  мода характеризуетс  определенным углом вывода, при этом на экране наблюдаетс  характерна  картина линий. Однако использовать обычный автоматический гониометр дл  измерени  углов выхода лучей из призмы нельз , поскольку эти лучи не имеют общей точки пересечени . Дл  снижени  трудоемкости процесса измерений необходимо смещать центр вращени  приемника излучени  так, чтобы этот центр всегда совпадал с мнимым источником излучени  S-j

Использу  закон Снеллиуса, получают указанную зависимость.

Таким образом, достаточно возбудить волновод на произвольной моде, при этом

за счет св зи мод возбуд тс  все моды волновода , и затем, использу  вращающийс  с посто нной угловой скоростью приемник излучени , положение оси которого зависит

от угла поворота приемника излучени  по указанной формуле, произвести измерени  угловой интенсивности излучени , выход щего из призмы. Такое перемещение оси поворота приемника излучени  позвол ет

легко измер ть углы вывода всех возбужденных мод.

Дл  осуществлени  предлагаемого способа изготовлено устройство, смещающее ось вращени  приемника излучени  в зависимости от угла его поворота по требуемому закону и основанное на применении кулачкового механизма. В качестве источника излучени  использован лазер ЛГ-52.

Данное устройство установлено вместо

гониометра в стандартной схеме измерени  углов вывода излучени  из оптических пла- нарных волноводов с использованием приз- менного элемента св зи. Измер ют параметры волноводов на основе пленок

ZnO и NdAlOa на подложках из плавленного кварца. По сравнению со стандартной методикой измерений предлагаемый способ позвол ет сократить врем  измерени  углов вывода в среднем в 3,5 раза.

Таким образом, предложенный способ позвол ет снизить трудоемкость процесса измерени  характеристик пленарных оптических волноводов, кроме того, нет необходимости использовать дорогосто щий

гониометр дл  измерени  угла в , а также имеетс  возможность использовать аппаратуру стандарта КАМАК.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ определени  параметров плапарного оптического волновода, заключающийс  в создании оптического контакта между поверхностью планарного оптического волновода и трехгранной призмой, возбуждении планарного волновода посредством ввода лазерного излучени  через входную грань призмы, измерении углового распределени  излучени , вышедшего через выходную грань призмы и нахождении по угловому распределению излучени  параметров волновода, отличающийс  тем, что, с целью снижени  трудоемкости, измерение углового распределени  осуществл ют фотоприемником, вращаемым вокруг оси, пересекающей внутри призмы

   нормаль к выходной грани призмы, проход щую через точку ввода лазерного излучени  в волновод, на рассто нии а от выходной грани призмы, величину которого в процессе измерени  измен ют по закону

    -ь - a-cosCg)

   У99 л

   Пп -nf-sinг в

   V

   где h - рассто ние от центра области оптического контакта до выходной грани призмы;

   пв - показатель преломлени  воздуха;

   в - угол поворота приемника излучени , отсчитываемый от перпендикул ра к выходной грани призмы;

   пп - показатель преломлени  призмы.