СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ РАССЕЯННОГО В КАНАЛЕ СВЕТОВОДА ИНТЕГРАЛЬНО-ОПТИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ИЗЛУЧЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 1997 года по МПК G02B6/12 

Изобретение относится к интегральной оптике.

Изобретение наиболее эффективно может быть использовано при разработке технологии изготовления интегрально-оптических схем (ИОС), в частности высококачественных интегрально-оптических схем с малыми потерями, при контроле качества изготовления ИОС.

Известен способ исследования рассеяния излучения в каналах световодов, основанный на использовании локального возбуждения в канале световода широкополосного теплового излучения, распространяющегося в противоположных направлениях к двум приемникам, пристыкованным к торцам [1] Этот метод не пригоден для исследования каналов световодов ИОС ввиду их малой протяженности, необходимости проведения исследований на отдельных длинах волн.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) к изобретению является известный способ исследования рассеянного в канале световода ИОС излучения [2]
Известный способ состоит в том, что облучают часть канала световода излучением и регистрируют рассеянное через боковую поверхность световода излучение. Для реализации известного способа используется устройство, содержащее источник излучения, отрезок волоконного световода, один торец которого подключен к приемнику излучения, а второй к боковой поверхности исследуемого световода, непрозрачный экран со щелью и блок регистрации.

Недостатком известного способа и устройства является сложность технологии контроля рассеивающей способности канала световода, низкая чувствительность ее измерения и отсутствие возможностей исследования особенностей рассеяния излучения, в частности угловой и локальной зависимости рассеяния. Сложность технологии контроля рассеивающей способности канала световода ИОС связана с необходимостью дискретного сканирования торцом светопровода вдоль, поперек, по углу и по высоте, что осуществляется многократно при помощи прецизионного микропозиционера с несколькими степенями свободы. Эта задача еще более осложняется в тех распространенных случаях, когда излучение является невидимым. Низкая чувствительность измерения рассеивающей способности каналов световодов ИОС, невозможность исследования каналов световодов ИОС с малыми потерями за счет рассеяния излучения обусловлены малостью затухания излучения на длине канала ИОС, имеющего обычно небольшую протяженность.

Цель изобретения состоит в упрощении технологии контроля рассеивающей способности канала световода ИОС, повышении чувствительности ее измерения и расширении возможностей исследования особенностей рассеяния.

Поставленная цель достигается тем, что в (первый вариант) способе исследования рассеянного в канале световода интегрально-оптической схемы излучения облучают канал световода излучением с известными характеристиками и регистрируют часть мощности рассеянного излучения, на боковую поверхность канала или его часть направляют излучение под углом к каналу световода, превышающим критический, при котором не происходит возбуждения собственных направляемых каналом световода мод в результате воздействия непосредственно падающего излучения, изменяют угол и плоскость падения излучения, а регистрируют излучение, захваченное и направляемое каналом световода. Устройство для реализации данного способа содержит источник направленного излучения, светопровод, выполненный в виде волоконного световода, первый торец которого подключен к приемнику излучения, непрозрачный экран со щелью, блок регистрации и поворотное устройство, в котором размещен источник направленного излучения, либо испытуемый канал световода с возможностью произвольного фиксирования их положения друг относительно друга, при этом непрозрачный экран выполнен с возможностью изменения ширины, длины и положения щели, а светопровод согласован с исследуемым каналом световода и соединен вторым торцом с торцом последнего.

Во втором варианте изобретения поставленная цель достигается тем, что в способе исследования рассеянного в канале световода интегрально-оптической схемы излучения облучают канал световода излучением с помощью источника излучения с известными характеристиками, регистрируют часть мощности рассеянного излучения, захваченного и направляемого каналом световода, при этом облучают боковую поверхность канала световода или его части высокоинтенсивным непрерывным или импульсным изотопным диффузным полем излучения, за исключением частей интегрально-оптической схемы, через которые непосредственно полем излучения могут возбуждаться собственные направляемые моды канала световода. Для реализации данного способа используется устройство для исследования рассеянного в канале световода интегрально-оптической схемы излучения, содержащее источник излучения, светопровод, выполненный в виде волоконного световода, первый торец которого подключен к приемнику излучения, непрозрачный экран со щелью и блок регистрации, при этом наружная поверхность экрана покрыта диффузно отражающим излучение материалом, щель выполнена с возможностью изменения ее ширины, длины и положения, причем в устройство введен фотометрический шар, покрытый изнутри диффузно отражающим излучение материалом, выполненным с возможностью размещения в нем интегрально-оптической схемы или части его со щелью, а светопровод согласован с исследуемым каналом световода и соединен вторым торцом с торцом последнего.

Для пояснения изобретения ниже приводятся конкретные примеры осуществления способа и устройства для его осуществления.

На фиг.1 приведена схема устройства для исследования рассеянного в канале световода ИОС излучения. К каналу световода 1 интегрально-оптической схемы 2 пристыкован волоконный световод 3, с ним согласованный. К другому концу волоконного световода подключен приемник мощности излучения 4 с регистрирующей системой 5. На поверхности ИОС, обращенной к падающему излучению, находится маска 6, непрозрачная для излучения, со щелью 7, расположение которой вдоль канала световода ИОС может изменяться. Поворотное устройство, служащее для изменения угла падения и плоскости падения, на фиг.1 не показано.

На фиг. 2 представлен второй вариант выполнения устройства, содержащего элементы 1, 2, 3, 4, 5, 7 аналогично устройству фиг.1. Выполнение непрозрачного экрана-маски 6 отличается от устройства фиг.1. Экран 6 охватывает всю ИОС, снаружи он покрыт диффузно отражающим излучение материалом, а изнутри он покрыт поглощающим излучение материалом. Щели-окна 7 в экране 6 выполняются с обеих противоположных сторон ИОС вдоль канала световода, ИОС с помощью опоры 8 размещена внутри фотометрического шара 9, имеющего отверстие для входа излучения 10 и отверстие для вывода светопровода 3 из фотометрической сферы 11.

Щели для обоих вариантов устройств выполнены с возможностью изменения их длины, ширины и местоположения вдоль канала световода ИОС. Возможно отсутствие маски 6 (фиг. 1) и экрана 6 (фиг.2). В последнем случае необходимо свободный торец канала световода ИОС заэкранировать. Оба эти варианта устройства допускают подключение к обоим торцам канала световода 1 волоконных световодов.

Способ осуществляется следующим образом. Известное высокоинтенсивное, например, от импульсного лазера, излучение, после установки с помощью поворотного устройства угла и плоскости падения излучения (фиг.1) направляют на часть канала световода 1, ограниченного щелью 7, служащей для снижения паразитных помех. Имеющиеся в канале световода ИОС неоднородности вызывают рассеяние излучения во все стороны, в том числе и в направлении канала световода 1, которое захватывается им и передается через волоконный световод 3 к приемнику мощности излучения 4. Сигнал приемника мощности излучения, пропорциональный рассеивающей способности исследуемой части канала световода ИОС и интенсивности падающего излучения, фиксируется регистрирующим устройством 5. В другом варианте (фиг.2) канал световода облучают высокоинтенсивным изотропным полем излучения, сформированным с помощью фотометрического шара. Такое стандартное возбуждение рассеяния в канале световода является удобным при сравнении рассеивающей способности различных каналов световодов. Рассеянное излучение, распространяющееся под углами θ_k к направлению канала световода, превышающими критический угол θ_c, равный
θ_c = arccos(n_s/n_k), (1)
где n _S и n _K показатели преломления материала подложки и канала световода ИОС, соответственно, не будет передаваться по волоконному световоду 3 и регистрироваться. При использовании данного способа возможность исследования малых значений рассеивающей способности уже не будет ограничиваться ее произведением на длину исследуемого канала, а будет определяться интенсивностью облучения исследуемого канала световода, что и позволяет значительно повысить чувствительность измерения рассеивающей способности канала световода ИОС, измерять ее малые значения. Перемещение щели вдоль канала световода позволяет определить локальные изменения рассеивающей способности, а изменение углов и плоскости падения излучения, изменение направления падающего излучения, наряду с варьированием поляризацией излучения, позволяет выявить физические особенности рассеяния, размеры рассеивающих образований, отделить поверхностное и объемное рассеяние. Упрощение технологии контроля рассеивающей способности канала световода состоит в исключении в процессе измерений многократных юстировок с помощью прецизионного микропозиционера и многократных отсчетов показаний регистрирующей системы.

Применение изобретения позволяет по сравнению с известными способами и устройствами упростить технологию контроля рассеивающей способности каналов световода ИОС, что особенно полезно при серийном производстве ИОС, повысить чувствительность ее измерения на несколько порядков, а также расширить возможности исследования особенностей рассеивающей способности каналов световодов ИОС определять угловую и локальную зависимость рассеяния, разделить объемное и поверхностное рассеяние.

Использование: интегральная оптика, технология изготовления интегрально-оптических схем. Сущность изобретения: (по первому варианту изобретения) облучают боковую поверхность канала световода излучением с известными характеристиками под углом к каналу световода, превышающим критический, при котором не происходит возбуждения собственных направляемых каналом световода мод под действием непосредственно падающего излучения, изменяют угол и плоскость падения излучения и регистрируют рассеянное излучение, захваченное и направляемое каналом световода. Устройство содержит источник направленного излучения, светопровод, выполненный в виде волоконного световода, первый торец которого подключен к приемнику излучения, непрозрачный экран с щелью, выполненный с возможностью изменения ее ширины, длины и положения, поворотное устройство, в котором размещен источник излучения либо испытуемый световод с возможностью произвольного фиксирования их положения относительно друг друга, светопровод согласован с исследуемым каналом световода и соединен вторым торцом с торцом последнего. По второму варианту изобретения боковую поверхность канала световода или его часть облучают высокоинтенсивным непрерывным или импульсным диффузным полем излучения, за исключением частей интегрально-оптической схемы, через которые непосредственно полем возбуждения могут возбуждаться собственные направляемые моды канала световода, и регистрируют рассеянное излучение, захваченное и направляемое каналом световода. Устройство содержит источник излучения, светопровод, выполненный в виде волоконного световода, первый торец которого подключен к приемнику излучения, а второй - к торцу исследуемого световода, непрозрачный экран с щелью, выполненной с возможностью изменения ее ширины, длины и положения, светометрический шар, покрытый изнутри диффузно отображающим излучение материалом, выполненный с возможностью размещения в нем интегрально-оптической схемы, при этом наружная поверхность экрана покрыта поглощающим излучение материалом. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ исследования рассеянного в канале световода интегрально-оптической схемы излучения, при котором облучают канал световода излучением с известными характеристиками и регистрируют часть мощности рассеянного излучения, отличающийся тем, что, с целью упрощения контроля рассеивающей способности канала световода, снижения нижнего предела измерения рассеивающей способности и расширения функциональных возможностей исследования особенностей рассеяния, на боковую поверхность канала световода или его части направляют излучение под углом к каналу световода, превышающим критический, при котором не происходит возбуждение собственных направляемых каналом световода мод под действием непосредственно падающего излучения, изменяют угол и плоскость падения излучения, а регистрируют рассеянное излучение, захваченное и направляемое каналом световода. 2. Устройство для исследования рассеянного в канале световода интегрально-оптической схемы излучения, содержащее источник направленного излучения, светопровод, выполненный в виде волоконного световода, первый торец которого подключен к приемнику излучения, непрозрачный экран с щелью и блок регистрации, отличающееся тем, что, с целью упрощения технологии контроля рассеивающей способности канала световода, снижения нижнего предела измерения рассеивающей способности и расширения функциональных возможностей исследования особенностей рассеяния излучения в канале световода, в него введено поворотное устройство, в котором размещен источник направленного излучения либо испытуемый канал световода с возможностью произвольного фиксирования их положения относительно друг друга, при этом непрозрачный экран выполнен с возможностью изменения ширины, длины и положения щели, а светопровод согласован с исследуемым каналом световода и соединен вторым торцом с торцом последнего. 3. Способ исследования рассеянного в канале световода интегрально-оптической схемы излучения, при котором с помощью источника излучения с известными характеристиками производят облучение канала световода и регистрируют часть мощности рассеянного излучения, отличающийся тем что, с целью упрощения технологии контроля рассеивающей способности канала световода и снижения нижнего предела измерения его рассеивающей способности, облучают боковую поверхность канала световода или его части высокоинтенсивным непрерывным или импульсным диффузным полем излучения, за исключением частей интегрально-оптической схемы, через которые непосредственно полем излучения могут возбуждаться собственные направляемые моды каналы световода, и регистрируют рассеянное излучение, захваченное и направляемое каналом световода. 4. Устройство для исследования рассеянного в канале световода интегрально-оптической схемы излучения, содержащее источник излучения, светопровод, выполненный в виде волоконного световода, первый торец которого подключен к приемнику излучения, непрозрачный экран с щелью и блок регистрации, отличающееся тем, что, с целью упрощения контроля рассеивающей способности канала световода и снижения нижнего предела измерения его рассеивающей способности, наружная поверхность экрана покрыта диффузно отражающим излучение материалом, а внутренняя поверхность покрыта поглощающим излучение материалом, щель выполнена с возможностью изменения ее ширины, длины и положения, при этом в устройство введен фотометрический шар, покрытый изнутри диффузно отражающим излучение материалом, выполненный с возможностью размещения в нем интегрально-оптической схемы или части его с щелью, а светопровод согласован с исследуемым каналом световода и соединен вторым торцом с торцом последнего.