СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ПЛАНАРНОГО ОПТИЧЕСКОГО ВОЛНОВОДА Российский патент 1998 года по МПК G01M11/02 

Изобретение относится к оптическим испытаниям и может быть использовано для исследования планарных оптических волноводов /ПОВ/, в частности - тонких диэлектрических пленок.

Известен способ исследования ПОВ, включающий возбуждение волновода лазерным лучом с применением дифракционной решетки, сформированной на поверхности ПОВ, в качестве элемента связи, измерение углового распределения прошедшего через волновод излучения и вычисление по угловому распределению параметров ПОВ [1].

Однако данный способ характеризуется высокой трудоемкостью и сложностью, поскольку дифракционную решетку необходимо формировать на каждом исследуемом образце, что может приводить к его разрушению.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ исследования ПОВ, заключающийся в создании области оптического контакта (ОК) между поверхностью волновода и элементом связи (в данном случае - призмой), возбуждении волновода посредством ввода лазерного излучения через элемент связи, измерении углового распределения интенсивности прошедшего через волновод излучения и вычислении по угловому распределению параметров волновода [2].

Однако данный способ характеризуется высокой сложностью и трудоемкостью, т. к. мощность прошедшего через волновод излучения невелика по сравнению с мощностью излучения, падающей на область ОК, в силу чего яркость высвечивающихся мод (наблюдаемых на экране характерных m-линий) обычно ниже фоновой засветки, поэтому настройка на моду и измерение ее угла вывода является сложной и трудоемкой задачей.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является упрощение процесса исследования ПОВ при повышении производительности труда.

Решение поставленной задачи заключается в том, что в известном способе, включающем создание области оптического контакта между поверхностью волновода и элементом связи, возбуждение волновода посредством ввода излучения через элемент связи, измерение углового распределения интенсивности излучения, прошедшего через волновод, и вычисление по угловому распределению параметров волновода, согласно изобретению ввод и вывод излучения осуществляют через элемент связи, выполненный из двух или более оптически изолированных друг от друга частей. Использование такого элемента связи позволяет разделить область ОК на части, одни из которых служат для ввода излучения в волновод, а другие - для вывода излучения из волновода, в результате на экране получают характерную картину m-линий без волновой засветки. Разделение области ОК на количество частей, большее двух, целесообразно, например, при исследовании оптически анизотропных ПОВ, когда необходимо возбудить в волноводе моды, распространяющиеся в различных направлениях, не изменяя при этом параметров области ОК. В этом случае необходимо использовать элемент связи, представляющий собой, например, четырехгранную равнобедренную пирамиду с квадратным основанием, состоящую из четырех оптически изолированных частей, две из которых служат для возбуждения волноводных мод, а две другие используются для вывода излучения из волновода.

Сопоставительный анализ показывает, что заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что ввод и вывод излучения осуществляют через элемент связи, выполненный из двух или более оптически изолированных друг от друга частей. Поэтому данное техническое решение отвечает критерию "новизна".

Суть способа поясняется чертежом, где 1 - лазер; 2 - луч лазера, возбуждающий волновод; 3, 4, 5 - выходящие из волновода лучи, соответствующие возбужденным модам; 6 - призма; 7 - воздушный зазор; 8 - исследуемый волновод; 9 - подложка; 10 - область оптического контакта призма-волновод; 11 - непрозрачный слой, разделяющий призму на две части; 12 - экран.

Луч лазера, попадая на область ОК, возбуждает волновод. Часть мощности луча, не попавшая в ПОВ, попадает на непрозрачный слой 11 и поглощается или отражается им, благодаря чему исчезает фоновая засветка. Другая часть мощности луча, прошедшая по волноводу, выводится из волновода с другой стороны слоя 11, преломляется гранью призмы и попадает на экран 12. Таким образом, на экран попадает только та часть излучения, которая соответствует высвечивающимся волноводным модам.

Для опробования данного способа призму из ниобата лития разрезали по линии AA¹ (фиг. 1), после чего плоскости разреза запыляли металлом и полученные половинки склеивали эпоксидной смолой. После шлифовки основания призмы, ее приводили в оптический контакт с поверхностью волновода (пленкой моноалюмината неодима), причем оптический контакт был разделен плоскостью разреза призмы на две части. Через одну часть призмы осуществляли возбуждение ПОВ, при этом вышедшее из другой части призмы излучение отображалось на экране как система характерных m-линий без фоновой засветки. После измерения углового распределения интенсивности излучения, прошедшего через волновод, вычисляли параметры ПОВ. В результате значительно упрощается настройка на моду, что позволяет повысить производительность труда при исследовании ПОВ.

Использование: исследование параметров тонких диэлектрических пленок. Сущность изобретения: способ включает создание области оптического контакта между поверхностью волновода и элементов связи, выполненного из двух или более оптически изолированных друг от друга соединенных между собой частей, вывод излучения из волновода, измерение углового распределения интенсивности излучения, прошедшего через волновод, и вычисление по угловому распределению параметров волновода. 1 ил.

Способ исследования планарного оптического волновода, включающий создание области оптического контакта между поверхностью волновода и элементом связи, возбуждение волновода посредством ввода излучения через элемент связи, вывод излучения из волновода, измерение углового распределения интенсивности излучения, прошедшего через волновод, и вычисление по угловому распределению параметров волновода, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса исследования планарного оптического волновода при повышении производительности труда, ввод и вывод излучения осуществляют через элемент связи, выполненный из двух или более оптически изолированных друг от друга соединенных между собой частей.