SU998894A1 - Planar optical waveguide investigation method - Google Patents
Planar optical waveguide investigation method Download PDFInfo
- Publication number
- SU998894A1 SU998894A1 SU802890677A SU2890677A SU998894A1 SU 998894 A1 SU998894 A1 SU 998894A1 SU 802890677 A SU802890677 A SU 802890677A SU 2890677 A SU2890677 A SU 2890677A SU 998894 A1 SU998894 A1 SU 998894A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- prism
- waveguide
- optical
- refractive index
- face
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
Изобретение относитс к оптичёс- КИМ измерени м и мржет быть примене но как дл исследовани пленарных оптических волноводов (с посто нным или переменным показателем преломлени в волноводном слое), так И дл физических исследований тонких ди-. электрических слоев (с посто нньом или переменным показателем преломлени ) на диэлектрических подложках, имеющих коэффициент преломлени меньздий , чем коэффициент преломлени в . слое. .The invention relates to optical CMM measurements and can be used both for studying plenary optical waveguides (with a constant or variable refractive index in the waveguide layer), and for physical studies of thin diameters. electrical layers (with constant or variable refractive index) on dielectric substrates having a refractive index less than that of c. layer. .
Известен способ определени параметров волноводов путем математической обработки результатов измерений эффективных показателей преломлени дл направл емых волноводных мод 1 .A known method for determining waveguide parameters by mathematical processing of measurement results of effective refractive indices for guided waveguide modes 1.
Однако этот способ требует изготовлени специальных устройств дл ввода (вывода) .излучени , тщательной коллимации вводимых пучков, обеспечени параллельности рабочей грани призменногй элемента св зи и поверхности -волновода при сохранении опредетенного посто нного зазора между irpaHbra iri поверхностью волновода, предъ вл ют высокие требовани кHowever, this method requires the manufacture of special devices for input (output) of radiation, careful collimation of the input beams, ensuring parallelism of the working face of the prismatic communication element and the waveguide surface while maintaining a certain constant gap between the irpaHbra iri surface of the waveguide, place high demands on
плоскости рабочей грани призмы и поверхности волновода.the plane of the working face of the prism and the surface of the waveguide.
Известен Также способ исследовани пленарного оптического волновода , включающий создание оптического контакта между поверхностью волноводного сло и одной гранью призмы, освещение другой призмы непол ризованным светом, измерение за треть10 ей гранью призмы углового распределени интенсивности излучени , испытавшего полное внутреннее отражение от подложки волновода, и вычисление по угловому распределению параметров There is also known a method for investigating a plenary optical waveguide, which includes creating an optical contact between the surface of the waveguide layer and one face of the prism, illuminating the other prism with unparsed light, measuring the third angle of the prism of the angular distribution of the radiation intensity, and calculating the angular distribution of parameters
15 волновода 2J . . .15 waveguide 2J. . .
Однако указанный способ имеет больuiyto трудоемкость и недостаточную точность измерений..However, this method has great complexity and lack of measurement accuracy ..
Цель изобретени - упрощение спо20 соба, .The purpose of the invention is to simplify the method,.
Указанна цель реализуетс тем, что на освещаемой грани призмы свет рассеивают, -выход щее из третьей грани излучение пол ризуют, а измерение провод т путем определени интерференционных минимумов его пространственного фурье-спектра.This goal is realized by the fact that light is scattered on the illuminated edge of the prism, the radiation emitted from the third face is polarized, and the measurement is carried out by determining the interference minima of its spatial Fourier spectrum.
Кроме того, оптический контакт создают по всей общей площади контак30 тирующих поверхностей, причем оптический контакт создают средой, имеющей показатель преломлени , на рабочей длине волны меньше или равный показателю преломлени призмы, но больше или показателю преломлени волноводного сло у его поверх ности. При этом призму освещают светом с длиной когерентност } пор дка толщи ны волноводного сло , , На фиг. 1 показана оптическа схе ма устройства дл реализации способа и ход интерферирующих лучей дл тонкоплечного волнов 6даг на фиг. 2 ход интерферирующиклучей дл волноводов с переменным показателем преломлени ,. Устройство содержит призму 1, вол новодный слой 2, подложку волновода 3, входную матированную грань 4, рабочую грань 5, выходную грань 6, уст ройство дл визуального контрол или измерени углового распределени интенсивности параллельных пучкоВ излучени с требуемой пол риг щией 7 и слой жидкости 8. В устройстве буквами О и Ь обозначены два произволь|НЫХ . луча. Интерферируют пары лучей QI, UQ 1 Ъ4,Ь. Матированна грань 4 призмы 1, прозрачной дл рабочего интервала длин волн, освещаетс пучком непол ризованного излучени с требуемым спектральным составом. .В оптическом контакте с рабочей гранью 5 призмы находитс волноводный слой 2, приготовленный на подложке 3, Показатель преломлени призмь больше показател преломлени волноводного сло . Угол oL призмы выбран таким, чтобы обеспе™ чивать выход из грани б лучей,подающих на грань 5 под углами, большими критического угла полного внутреннего отражени дл границы сред призма - подложка. За выходной гранью б призмы расположено устройство 7 дл . визуального контрол или измерени- углового распределени интенсивности параллельных пучков излучени с требуемой пол риза1цией, например, дл электрического вектора волны, параллельного плоскости падени (ТМволны ), или дл электрического вектора ролны, перпендикул рного плоскости падени (ТЕ-волны), Устройство 7 обеспечивает исследование пространственного фурь -спектра излучени отраженного от области оптического контакта призмы с волноводом и прошедшего выходную грань 6 призмы. Матирование входной грани обеспечивает наличие .большого числа лучей, падаю щих на рабочую грань под углами, бол шими критического угла полного внут реннего отражени дл границы сред призма - подложка волновода. Больша . площадь оптического контакта и испол зование устройства, фиксирующего интенсивность -всех , выход щих из грани 6 под фиксированным углом f к ее нормали, увеличивает КПД схемы по световому потоку. Длина когерентности источников излучени не должна быть значительно меньше оптической разности хода интерферирующих лучей. Оптический контакт рабочей грани призмы и-волноводного сло может быть осуществлен, например, с помощью тонкого сло 8 иммерсионной жидкости, показатель преломлени п которой удовлетвор ет неравенство п(0) , где Пр - показатель преломлени призмы; п ( т показатель преломлени волноводного сло у его поверхности (дл тонкопленочного волновода. П(0)П|) . . В качестве устройства 7 может быть использована оптическа схема,включающа , например, пол ризатор, объектив и -фотоприемник, расположенный в фокальной плоскости объектива и имеющий приемную площадку в виде узкой щели, параллельной направлению интерференционных полос равного наклона . При описанных выше услови х освещени грани S осуществл ют такой диапазон углов падени , при котором лучи испытывают полное внутреннее отражение от подложки волновода, но еще не испытывают такого отражени на поверхности волноводного сло . При углах падени , где sin. (0)/Пр, лучи, отраженные от обеих границ тонкопленочного волновода или от передней границы и в толще волноводного сло дл волновода переменными показател ми преломлени ,интерферируют , что приводит к по влению интерференционных минимумов в .пространственном фурье-спектре отраженного излучени , с помощью устройства 7 определ ют углы выхода V , дл которых наблюдаютс ЭТИ минимумы. Углы выхода p. с заны с углами падени Е тех же Яучей на грань 5 соотношением Ч -arcsivT CupSih (.6.-° () где .cL-- преломл ющий УГОЛ призмы, показанный на фиг, 1, Определение параметров волноводов по предлагаемому способу исследоваг ни требует знани только трех величин: преломл ющего угла призмы, показател преломлени призмы, углового положени интерференционных минимумов , В процессе исследовани определ етс только последн величина, причем ее определение может выполнено известными методами с высокой точностью.In addition, optical contact is created over the entire total area of contacting surfaces, and optical contact is created with a medium having a refractive index at a working wavelength less than or equal to the refractive index of the prism, but greater than or the refractive index of the waveguide layer at its surface. In this case, the prism is illuminated with light with a coherence length} about the thickness of the waveguide layer,, FIG. Figure 1 shows the optical scheme of the device for implementing the method and the course of the interfering beams for the thin shoulder 6dag waves in FIG. 2 way interfering beams for waveguides with a variable refractive index. The device comprises a prism 1, a waveguide layer 2, a waveguide substrate 3, an input matte face 4, a working face 5, an output face 6, a device for visually controlling or measuring the angular intensity distribution of parallel beams of radiation with the desired field 7 and a layer of liquid 8 In the device, the letters O and b are two arbitrary | HYH. ray. The pairs of rays QI, UQ 1 b4, b interfere. The matted face 4 of the prism 1, which is transparent to the working wavelength range, is illuminated by a beam of non-polarized radiation with the required spectral composition. In optical contact with the working face 5 of the prism, there is a waveguide layer 2 prepared on the substrate 3. The prism refractive index is larger than the waveguide layer refractive index. The prism angle oL is chosen so as to provide a way out of the edge b of the rays that reach the face 5 at angles greater than the critical angle of total internal reflection for the boundary of the prism – substrate medium. For the output side b of the prism is located the device 7 dl. visual control or measurement of the angular distribution of the intensity of parallel beams of radiation with the required polarization, for example, for an electric vector of a wave parallel to the plane of incidence (TM), or for an electric vector of roll, perpendicular to the plane of falling (TE), Device 7 provides research spatial Fourier radiation spectrum of a prism reflected from the optical contact area with a waveguide and past the prism output face 6. The matting of the input face ensures the presence of a large number of rays falling on the working face at angles, wider than the critical angle of total internal reflection for the prism – medium interface of the waveguide. Great. The area of optical contact and the use of a device that fixes the intensity of all that come out of face 6 at a fixed angle f to its normal increases the efficiency of the circuit in terms of the luminous flux. The coherence length of radiation sources should not be significantly less than the optical path difference of the interfering beams. Optical contact of the working face of a prism and a waveguide layer can be accomplished, for example, using a thin layer 8 of immersion liquid, the refractive index of which satisfies the inequality n (0), where Pr is the refractive index of the prism; n (the refractive index of the waveguide layer at its surface (for a thin-film waveguide. P (0) P |).) As the device 7, an optical circuit can be used, including, for example, a polarizer, a lens and a photo-receiver located in the focal plane lens and having a receiving area in the form of a narrow slit parallel to the direction of the interference fringes of equal inclination. Under the above-described conditions of illumination of the S face, such a range of angles of incidence is achieved, at which the rays experience total internal reflection of t waveguide substrate but not yet experiencing such reflection on the surface of the waveguide layer. At angles of incidence where sin (0) / Pr are the rays reflected from both edges of the thin-film waveguide or from the front border and in the thickness of the waveguide layer for the waveguide with variable indicators The refractions interfere, which leads to the appearance of interference minima in the spatial Fourier spectrum of the reflected radiation, using device 7 to determine the exit angles V, for which THESE minima are observed. Exit angles p. from Zan with the angles of incidence E of the same Yauchey on the edge 5 by the ratio--arcsivT CupSih (.6.- ° () where .cL-- is the refracting prism of the prism shown in FIG. 1, knowledge of only three quantities: the refractive angle of the prism, the refractive index of the prism, the angular position of the interference minima. In the process of investigation only the last magnitude is determined, and its determination can be made by known methods with high accuracy.
По величине If jj с помощью соотношедм (1) определ ют величинуThe value of Ifj is determined using relations (1)
.1ж Ирв1П& и-%(0)(0),.1ж Irv1P & and -% (0) (0),
где , 1,2,...;where, 1,2, ...;
угол преломлени (фиг. 1 и Использу математическое выражение , св эывак цее величины парайетрами волновода, по набору экспериментальных значений Пуу, известными методами рассчитывают параметры волновода . the angle of refraction (Fig. 1 and using a mathematical expression, using a value for the waveguide parameters, use the well-known methods to calculate the waveguide parameters using a set of experimental values of Puu, using known methods.
Одним из вариантов реализации . предлагаемого способа вл етс применение рефрактометров типа рефрактометров Аббе. |Как Hi; при обычных рефрактометрических измерени х, вхона грань измерительной призмы прибора -ос вещаете в этом случае источником света с белым спектром, одна- ко наблюдение границы областей с раз ньм уровнем освешенности проводитс с использованием пол ризатораj вводийого между глазом наблюдател и окул ром .прибора и ориентированного таким образом, чтобы выделить ТМ-пол ризацию. Встроенный в прибор компенсатор позвол ет устранить различие интерференционных полос , обусловленное дисперсией призмы и волновода, причем компенсаци достигаетс дл длины волны, равной длине волны Д-линии натри , в поле .зрени окул ра в этом случае наблюдаетсй черно-бела интерференционна картина вблизи границы темной и свет лой области, соответствующей полному внутреннему отражению дл границ сред призма - подложка волновода. При совмещении визирной линии окул ра с центром узких темных линий от- счетное устройство прибора сразу же :дает величины, соответствующие освещению излучением с длиной волны Д-ли .НИИ натри . Наблюдение интерференционной картины и подсчета числа темных полос позвол ет оценить число мод волновода дл Д-дании натри и другие параметры волновода. One implementation option. The proposed method is the use of refractometers of the Abbe type of refractometers. | Like Hi; in conventional refractometric measurements, the edge of the measuring prism of the instrument, in this case, is a light source with a white spectrum, however, the observation of the boundary of areas with different levels of light is carried out using a polarizer j between the eye and the eye of the instrument and oriented so as to isolate TM polarization. The compensator built into the device eliminates the difference in interference fringes caused by the dispersion of the prism and the waveguide, and compensation is achieved for a wavelength equal to the D-line sodium wavelength in the ocular field. In this case, a black and white interference pattern is observed near the dark boundary. and a bright area corresponding to the total internal reflection for the boundaries of the prism media — the waveguide substrate. When combining the ocular line of sight with the center of narrow dark lines, the counting device of the device immediately gives the values corresponding to the illumination with the radiation of the D-wave. Observing the interference pattern and counting the number of dark bands makes it possible to estimate the number of waveguide modes for D-sodium and other parameters of the waveguide.
Предлагаемый спосрб не требует какой-либо юстировки образца, особен-: но затруднительной за пределами вйДИМОЙ области спектра, специальных приемов и устройств дл освещени The proposed transmission does not require any adjustment of the sample, especially: but difficult outside the range of the spectrum, special techniques and devices for lighting
и применим дл широкого KJjacca волноводных структур, включа волноводы с малым рассе нием или большим затуханием. Он может быть использован как дЛ физических -исследований, так и дл технологического контрол при производстве интегрально-оптических компонентов волоконно-оптических линий св зи.and is applicable to wide KJjacca waveguide structures, including waveguides with low scattering or high attenuation. It can be used both for physical studies and for technological control in the production of integrated optical components of fiber-optic communication lines.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU802890677A SU998894A1 (en) | 1980-02-25 | 1980-02-25 | Planar optical waveguide investigation method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU802890677A SU998894A1 (en) | 1980-02-25 | 1980-02-25 | Planar optical waveguide investigation method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU998894A1 true SU998894A1 (en) | 1983-02-23 |
Family
ID=20881284
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU802890677A SU998894A1 (en) | 1980-02-25 | 1980-02-25 | Planar optical waveguide investigation method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU998894A1 (en) |
-
1980
- 1980-02-25 SU SU802890677A patent/SU998894A1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4297032A (en) | Dark field surface inspection illumination technique | |
JP2804073B2 (en) | Apparatus and method for measuring the refractive index of a substance | |
JPS6257936B2 (en) | ||
George et al. | Experiments on the space and wavelength dependence of speckle | |
Osterberg et al. | Transmission of optical energy along surfaces: Part I, homogeneous Media | |
US20060072114A1 (en) | Apparatus and mehod for sensing with metal optical filters | |
CN106441655A (en) | Glass surface stress detecting device | |
Burns et al. | Application of Li2O compensation techniques to Ti‐diffused LiNbO3 planar and channel waveguides | |
SU998894A1 (en) | Planar optical waveguide investigation method | |
US4730109A (en) | Apparatus and method for measuring electric field by electroreflectance | |
GB966387A (en) | Improvements in or relating to apparatus for examining the optical properties of a surface layer of a transparent material or medium | |
RU121590U1 (en) | SPECTROSCOPIC REFRACTOMETER-PROFILOMETER FOR MEASURING REFRACTION INDICATOR AND THICKNESS OF THIN-FILMED STRUCTURES | |
KR20010101024A (en) | Instrument for measuring light scattering | |
Flory et al. | Guided-wave characterization techniques for the comparison of properties of different optical coatings | |
JPS5914181B2 (en) | Surface stress measurement method for air-cooled tempered glass | |
US7158240B2 (en) | Measurement device and method | |
EP0733896A2 (en) | Method of and device for determining the polymerisation profile of a polymeric layer | |
RU2806195C1 (en) | Photoelectric method for measuring the refractive index and average dispersion of motor fuels and device for its implementation | |
SU1151869A1 (en) | Method of determination of metal refractive index real part | |
RU2727779C1 (en) | Double interference spectrometer | |
RU2148814C1 (en) | Method and device for detection of optical parameters of conducting samples | |
SU1673994A1 (en) | Voltmeter | |
Lang et al. | Cut-off wavelength measurements of Ti: LiNbO3 channel waveguides | |
CN105932540A (en) | System for generating uniform evanescent wave field | |
SU877358A1 (en) | Device for measuring temperature |