Интегрально-оптический резонатор,нечувствительный к вращению Советский патент 1987 года по МПК G02B6/10 

; Изобретение относится к интеграль- нфй оптике и может быть использовано в активных компонентах волоконно-оптических систем связи и устройств оптической обработки информации.

Цель изобретения - упрощение технологии изготовления резонатора путем увеличения периода гофрировки.

На чертеже изображен разрез резорасположена перекрестно относительно второй пары, т.е. сопряженные между собой элементы связи расположены на диагоналях четырехугольника, вершинами которого являются центры гофрированных участков.

Глубина гофрировки второго и четвертого участков монотонно нарастает, по закону S (Z) (а - Z) в.положн15

гофрировки первого и третьего участков монотонно уменьшается в положительном направлении оси Z по этому же закону.

Периоды гофрировки выбраны по соотношениям

ГА, - (N, -N,)

20

V . (

Г

(NJ - N )

(3)

(4)

натора плоскостью, перпендикулярной и О тельном направлении оси Z, а глубина к поверхности подложки и к направлению штрихов гофрировки. ,

На чертеже показаны: 1 - плоскопараллельная подложка, 2 - первый вЬлноводный, например, градиентный слой; 3 - второй волноводный, напри- , градиентный слой; 4-7 - соответственно первый, второй, третий и четвёртый гофрированные участки с прямо- л |1нейным направлением штрихов гофрировки, перпендикулярным плоскости; 8 - средство для изменения показателя преломления или поглощения волно- водного слоя. Стрелками показан ход волны в резонаторе.

Подложка выполнена из диэлектрического или полупроводникового материала, оптически прозрачного на рабочей длине волны. Волноврдные слои канализируют по крайней мере одну моду в каждом слое, причем эффективный показатель преломления рабочей моды NJ первого волноводного слоя не обязательно равен эффективному показателю преломления N рабочей моды второ го слоя. Материал первого волноводного слоя может быть иным, чем материал второго волноводного слоя.

Периоды гофрировки удовлетворяют неравенствам

..г± ,

к

+ n,. Ч

+ Ь + 1,

р

р

1,2,

(1)

3,4,

(2)

где Л - период гофрировки i-ro участка (i 1,2,3,4); Лд - длина волны в вакууме;

N и N - эффективные показатели преломления для рабочей моды соответственно в первом и втором водноводном слое.

Вследствие плоскопараллельности подложки угол вывода световой волны

25 из одного слоя равен углу ввода той же световой волны из одного слоя равен углу ввода той же световой волны в другой слой для каждой пары дифракци онных элементов связи, поэтому соот30 ношения (3) и (4) выражают условие взаимной оптической связи первого и второго волноводных слоев с помощью обращенных дифракционных элементов. При Ь N получаем А А. , но - 35 i может отличаться от,

Резонатор работает следующим об- разом.

Направляемая первым волноводным слоем 2 волна А с эффективным показателем преломления N в результате взаимодействия с гофрированным участком 5 излучается в подложку, причем вследствие неравенства (1) возникает только одна дифрагированная волна В,

45 направленная назад. При достаточно большой длины гофрированного участка 5 практически вся мощность волны А излучается в виде волны В. Ввиду соотношения (3), угол падения волны В

50 на гофрированный участок 6 равен углу падения, при котором в волновод- ном слое 3 возбуждается направляемая волна С с эффективным показателем преломления N.. Ввиду неравенства

40

Гофрированные участки 4 и 7 обра-55 2), волна С сонаправлена с волной

зуют первую пару сопряженных междуА. Вследствие монотонного возрастасобой обращенных дифракционных элем-ния по закону (У (Z) (а - Z) глументов связи, а участки 5 и 6 - вто-бины гофра участка 5 по ходу волны А

рую пару. Первая пара элементов связии монотонного уменьшения по тому же

расположена перекрестно относительно второй пары, т.е. сопряженные между собой элементы связи расположены на диагоналях четырехугольника, вершинами которого являются центры гофрированных участков.

Глубина гофрировки второго и четвертого участков монотонно нарастает, по закону S (Z) (а - Z) в.положн

гофрировки первого и третьего участков монотонно уменьшается в положительном направлении оси Z по этому же закону.

Периоды гофрировки выбраны по сотельном направлении оси Z, а глубина

отношениям

ГА, - (N, -N,)

(3)

V . (

Г

(NJ - N )

(4)

31296980

закону глубины гофра участка Ь по ходу волны С, волна В апертурно согла2N

IV - - -

N+1

рировки в -Т7 раз, что при N-v 3

составляет 150%. Это упрощает конструкцию резонатора и, следовательно,

тком 6 при падении волны, причем вол- технологию его изготовления, поскольку снижаются требования к виброэащи- щенности технологических установок.

сована.с комплексно-сопряженной волной В , которая излучалась бы учасны В и В являются плоскими однородными волнами. Ввиду этого практически вся мощность волны В переходит в волну С. В результате взаимодействия

с помощью которых проводится гофрировка. Наличие двух волноводных словолны С с достаточно протяженным гоф-10 ев расширяет функциональные возможрированным участком 7 происходит излучение в подложку, причем ввиду не- равенствй (2) возникает только одна дифрагированная волна D, мощность которой практически равна мощности вол- 15 или изменения собственных частот и ны С. Ввиду соотношения (А)угол па- затухания резонатора; дения волны D на. гофрированньш участок 4 равен углу падения, при котором в волноводном слое 2 возбуждается направляемая мода А.20

Вследствие монотонного возрастаности резонатора, поскольку один и слоев может быть использован, напри мер, для ввода или генерации излуч ния, а другой - для вывода излучени

Формула изобретени

ния по закону (Z) л (а - Z) , глубина гофра участка 7 по ходу волны С и монотонного уменьшения по -тому же закону глубины гофра участка 4 по ходу волны А, волна D апертурно согласована с комплексно-сопряженной волной D . Волны D и D являются плоскими однородными волнами. Ввиду это- -го, в волну А переходит практически 30

1. Интегрально-оптический резона тор нечувствительный к вращению, с держащий подложку в виде плоско-параллельной пластины, волноводный слой на одной поверхности подложки 25 выполненный из электрооптического м териала, два элемента связи в виде рельефно-фазовых решеток с параллел ными штрихами гофрировки, средство для изменения показателя преломлени волноводного слоя, причем указанные элементы связи сопряжены между собо отличаю.щийся тем, что с целью повьшения технологичности кон струкции путем увеличения периода

1. Интегрально-оптический резонатор нечувствительный к вращению, содержащий подложку в виде плоско-параллельной пластины, волноводный слой на одной поверхности подложки, 25 выполненный из электрооптического материала, два элемента связи в виде рельефно-фазовых решеток с параллельными штрихами гофрировки, средство для изменения показателя преломления волноводного слоя, причем указанные элементы связи сопряжены между собой, отличаю.щийся тем, что с целью повьшения технологичности конструкции путем увеличения периода

вся мощность волны D. Ввиду неравенства (1), волна А сонаправлена с волной С.

Таким образом, оптический путь волны оказывается замкнутым и резона-35 гофрировки, в резонатор введен второй тор является кольцевым, причем вслед- волноведущий слой с двумя аналогичны- ствие Z-образной формы оптического . пути он нечувствителен к вращению. Наличие средства 8, изменяющего, например, показатель преломления волно- 40 вого слоя оптически сопряжены с эле- водного слоя 2, приводит к изменению ментами связи второго слоя, а все оптической длины пути волны в резонаторе и, следовательно, к изменению собственных частот резонатора. Если средство 8 изменяет показатель погло-45 жения потерь, глубина гофрировки од- щения слоя 2, то изменяется затухание ного из элементов связи в каждом слое резонатора и, следовательно, амплитуда световой волны. Глубина гофра 6 может быть выполнена монотонно изменяющейся по другому, например экспо- 50 ненциальному закону. Дифрагированные волны в этом случае не являются однородными.

Предлагаемая схема резонатора позми элементами связи, который расположен на противоположной поверхности подложки, причем элементы связи перэлементы связи выполнены обращенныьш. 2. Резонатор поп.1,отлича- ю щ и и с я тем, что, с целью снивыполнена монотонно возрастающей, а другого - монотонно уменьшающейся вдоль хода волны.

3. Резонатор по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в устройство введено средство

изменения показателя поглощения волволяет увеличить рабочий период гоф- 55 новодных слоев.

ВНИИПИ

Заказ 775/48

Произв.-полигр, пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

2N

IV - - -

N+1

-Т7

с помощью которых проводится гофрировка. Наличие двух волноводных слоили изменения собственных частот и затухания резонатора;

ности резонатора, поскольку один из слоев может быть использован, например, для ввода или генерации излучения, а другой - для вывода излучения

или изменения собственных частот и затухания резонатора;

Формула изобретения

или изменения собственных частот и затухания резонатора;

1. Интегрально-оптический резонатор нечувствительный к вращению, содержащий подложку в виде плоско-параллельной пластины, волноводный слой на одной поверхности подложки, выполненный из электрооптического материала, два элемента связи в виде рельефно-фазовых решеток с параллельными штрихами гофрировки, средство для изменения показателя преломления волноводного слоя, причем указанные элементы связи сопряжены между собой, отличаю.щийся тем, что с целью повьшения технологичности конструкции путем увеличения периода

гофрировки, в резонатор введен второй волноведущий слой с двумя аналогичны- вого слоя оптически сопряжены с эле- ментами связи второго слоя, а все жения потерь, глубина гофрировки од- ного из элементов связи в каждом слое

гофрировки, в резонатор введен второй волноведущий слой с двумя аналогичны- вого слоя оптически сопряжены с эле- ментами связи второго слоя, а все жения потерь, глубина гофрировки од- ного из элементов связи в каждом слое

ми элементами связи, который расположен на противоположной поверхности подложки, причем элементы связи пергофрировки, в резонатор введен второй волноведущий слой с двумя аналогичны- вого слоя оптически сопряжены с эле- ментами связи второго слоя, а все жения потерь, глубина гофрировки од- ного из элементов связи в каждом слое

элементы связи выполнены обращенныьш. 2. Резонатор поп.1,отлича- ю щ и и с я тем, что, с целью снигофрировки, в резонатор введен второй волноведущий слой с двумя аналогичны- вого слоя оптически сопряжены с эле- ментами связи второго слоя, а все жения потерь, глубина гофрировки од- ного из элементов связи в каждом слое

выполнена монотонно возрастающей, а другого - монотонно уменьшающейся вдоль хода волны.

3. Резонатор по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в устройство введено средство

изменения показателя поглощения волТираж 522

Подписное

Изобретение относится к интегральной оптике и может использоваться в активных компонентах волоконно- оптических систем связи и устройств оптической обработки информации. Цель изобретения - упрощение технологии изготовления устройства путем увеличения периода гофрировки. На противо- vxvA/v. положных поверхностях плоскопараллель- ной подложки 1 нанесены волноводные слои 2 и 3 с гофрированными участками (ГУ) 4-7, образующими пары сопряженных между собой обращенных дифракционных элементов связи. Расхфостраняю- щаяся по нолноводному слою 2 волна А после взаимодействия с ГУ 5 в виде волны В излучается в подложку 1, После ГУ 6 в волноводном слое 3 распространяется волна С, переиэлучаемая ; после взаимодействия с ГУ 7 в . ку 1 в виде волны D. Замкнутая Z-o6- разная форма оптического пути волны делает резонатор нечувствительным к вращению. Собственную частоту резонатора и амплитуду световой волны можно изменять с помощью средства 8.. Снижение потерь в устройстве достигат- ется выполнением глубины гофрировки одного из элементов связи в каждом слое монотонно возрастающей, а другого - монотонно убывающей вдоль хода волны. 2 з.п. -лы, 1 ил. в I А / ЛЛАЛ. / .. ff / I II С С в7