Многомодовый волноводный оптический модулятор Советский патент 1986 года по МПК G02B6/10 

Риг.1 Изобретение относится к интеграл ной оптике, точнее к оптическим мод ляторам на основе эффекта ФранцаКелдьшш, и может быть использовано системах передачи, обработки и распределения информации в оптической форме. изобретения является повьш ние эффективности модуляции и расши рение функциональных возможностей. На фиг.1 схематично представлена конструкция предлагаемого многомодо вого волноводного модулятора с двум электродами; на фиг.2 - принцип его работы. Модулятор представляет собой вол новодньш полупроводниковый слой 1 (с показателем преломления п., , толщиной d и длиной L) с входным 2 и выходньпхг 3 торцами, сформированный на подложке 4 с показателем преломления п п. На поверхность волноводного слоя нанесены управляющие элементы 5 для подачи управляющего напряжения. Электроды длиной Е размещены в синфазных сечениях волновода, расстояние между которыми равно . Величина t составляет порядка 0,5-1 мм. Длина электродов выбирается из условия обеспечения требуемого коэффициента модуляции. Модулятор работает следующим образом. Модулируемое излучение с некоторым распределением интенсивности в плоскости входного торца (например, с выраженными максимумами Т и II) вводится в волноводный слой. В определенных сечениях волноводного слоя называемых синфазными, суперпозиция мод, распространяющихся в волноводе создает распределение интенсивности света, соответствуюпдее прямому, либо обратному (перевернутому относительно средней линии волновода ОО) изображению, сформированному на вход ном торце волновода. При этом, в нечетных сечениях (1,3,5 и т.д.) , от стоящих от входного торца на расстоя ние I -(2k+l), формируется перевернутое изображение, а в чет ных сечениях (2,4 и т.д.) , отстоящих от входного торца на расстояние V 8 п, d , ь г-- K-J - прямое изображение 82 (где k О,1,2,3,...; А - длина волны модулируемого света) . Таким образом, расстояние между ближайшими синфазными сечениями оказывается рав, 4 и, d НЫМ L -т- ; Изменение характера распределения интенсивности света в синфазных сечениях волновода в отсутствие модулирующего напряжения, когда коэффициет поглощения в волноводе близок к нулю, схематично показано на фиг.2. Если на управляющие электроды подать обедняющее напряжение, при котором ширина обедненной области W меньше толщины волновода d, то электрическое поле Е в волноводе будет неоднородным - величина его будет максимальна в приэлектродной области и минимальна вблизи подложки. Это приводит к еще большей неоднородное ти в распределении коэффициента поглощения dfi по толщине волновода, так что максимальное значение коэффициента- поглов1;ения будет иметь место вблизи управляющего электрода. Это приведет к тому, что в области управляющего электрода максимальное ослабление будет испытывать та часть распределения интенсивности света, которая находится в верхней половине волновода. Так, в первом синфазном сечении в месте расположения первого управляющего электрода 5, в основном, будет модулироваться максимум II,а в месте расположения второго электрода 6 - максимум 1 (см. фиг. 2) , т.е. модулятор предлагаемой конструкции позволяет осуществить раздельную модуляцию различных частей изображения, сформированного на входном торце . Это расширяет его функциональные возможности, и позволяет осуществить многоканальную модуляцию при вводе света в волновод нескольких различных источников. Кроме того, модулятор позволяет повысить удельную (на единицу длины электродг эффективность модуляции при работе в обычном одноканальном ; режиме, что достигается соединением вьшодов управляющих электродов друг с другом и подачей на них модулирующего напряжения. В качестве оптического волновода может использоваться эпитаксиальный слой п GaAs толщиной d 8 мкм. Расстояние между синфазными сечениями ,9 мм. Исходя из этого, общая длина модулятора L равна: L 0,9Ах X Зсг2,8 мм. На расстояниях 1 0,94 мм и 2. 0,94 X 2 1,8 мм параллельно входному торцу термическим испарением в вакууме напылялись два алюминиевых электрода прямоугольной формы длиной , 0,2 мм по линии распрост ранения света, образующие поверхностно- барьерный контакт шот тковс кого типа. Область свечения торца кристалла импульсного лазера типа ЛПИ-15 (о,9 мкм) системой объективов от мик роскопов проецировалась на входной торец волновода в различные его области. В режиме подстройки выходной торец волновода рассматривался в оку ляре электронно-оптического преобразователя : в режиме измерений изображение выходного торца волновода системой объективов проецировалось на фотокатод ФЭУ-112 с узкой входной

fPu2.2 684 щелью, сканирование которой позволяло определить распределение интенсивности модулируемого света на выходном торце волновода в ближней зоне излучения. Синхронно с импульсом лазера на управляющий электрод (либо первый, либо второй) подавалось импульсное модулирующее напряжение V V отрицательной полярносТИ величиной до 75 В. Формула изобре т-е н и я Мног омодо вый волнов одный оп тич еекий модулятор, содержащий подложку, волноводный слой из полупроводникового материала, управляющие электроды, расположенные на поверхности слоя вдоль направления распространения оптического излучения, отличающ и и с я тем, что, с целью повышения глубины модуляции, управляющие электроды расположены в синфазных сечениях волновода, а длина волновода выбрана кратной расстоянию между синфазньми сечениями.

Изобретение относится к интег ральной оптике и может быть исполь зовано в системах передачи обработки и распределения информации в оптической форме. Цель изобретения - повышение эффективности модуляции и расширение функциональных возможностей устройства. Модулятор выполнен в виде сформированного на подложке 4 волноводного полупроводникового .слоя 1, в синфазных сечениях которого расположены управляющие электроды 5. Вводимое в плоскость входного торца 2 волноводного слоя 1 модулируемое излучение с некоторым распределением интенсивности претерпевает изменения в синфазных сечениях его. Обедняющее напряжение, подаваемое на электроды 5, вызывает увеличение неоднородности в распределении коэффициента поглощения по толщине волновода, что СЛ позволяет осуществить раздельную модуляцию различных частей изображения, сформированного на торце 2. 2 ил.