Способ ввода плоского фронта оптического излучения в волновод Советский патент 1988 года по МПК G02B6/124 

9

(Л CZ

00 о:) оэ

4

Изобретение относится к оптическому приборе строен I lK), в частности к системам оптической связи и обработки инс1юрмации5 а точнее к способам и устройствам ввода светового излучения в оптические волноводные системы о

Целью изобретения является увеличение диапазона углов ввода излуче- ния в волновод

На чертеже показана схема ввода оптического излучения.

Схема,реализующая предлагаемый способ , содержит волновод 1 ; в кото- рый может распространяться N моД5 и дифракционную решетку 2, выполненную на волноводе.. Решетка длину L;период 71 и амплитуду 2,

Способ реализуется следующим образом.

Оптическое излучение 3 с длиной о падает на дифракционную, решетку под

углом

отсчитываемым от нормали

к поверхности волновода« Эффективный ввод в та-ю моду волноводной системы осуществляется при выполнении двух условий. Во-первых,, величина фазового замедления этой моды - и значения указанных napaiMeTpoB Л, As 0, должны удовлетворять соотношению

0 arc sin

hi

у..--1

(1)

Во--вторых, амплитуда дифракцион- ;:ой решетки связана с ее длиной еле- цующим выражением.

(2)

где ( ;(; Л) функция парш-штров волновода и периода решетки.

Если выполнены условия (1) и C2)s то при угле падения волны 6 происходит эффективный ввод в моду с номером ноль. Поскольку ,цлина решетки равна Lj то при изменении угла падения от 8.J+ - до 6(.j- - осуществляется ввод в ту же моду5 но с несколько меньшей эффективностью, В интервале углов падения принимаемой

от

9,2L

до

А - -А 2L

обеспечивается ввод в следующую первую моду волновода .Непрерывный прием

угла спечен

бо1

2L если

до

8,

Я - ° L

- --f о уде т

/ а - -CU в, . 2L

или 0,,,

(

Ь

обеспечивается

перекрытие углов ввода для нулевой и первой мод. При дальнейшем уменьшении угла падения последовательно возбуждаются моды с номерами 2, 3, 4 и т,.д, 5 вплоть до моды с номером N. ,Цля обеспечения непрерывного ввода в угле fj требуемое число мод волноводной системы и длина решетки связаны соотношением

5

0

5

g . i

N L

Таким образом., если параметры устройства ввода связаны этим соотношением,, а волноводная система, многомо-- довая5 то диапазон углов эффективного ввода увеличивается в N раз. При этом,, как уже отмечалосьд сохраняется большая площадь дифракционного эле элемента5 особенно необходимая для призма слабых оптических сигналов. Кроме то го 5 предлагаемое устройство ввода оптического излучения позволяет осуш,ествлять ввод не только монохроматического, но и немонохроматического излучения, С точки зрения

- практики желательно л, обеспечить равенство этих соотношений. Однакоj поскольку N (число мод в волноводной системе) может принимать лишь цело- . численные значения, к. равенству не5 обходимо добавить неравенство. При этом из всех возможных значений N, допускаемых неравенством; желательно выбирать минимально возможное. Это условие мояшо записать в виде Л N

40

соотношения

- L

N-r

5

0

5

Прим . На волноводе изготовлена отражательная дифракционная решетка площадью 5x5 мм и периодом Л 0,45 мкм. В приповерхностной области рабочей грани методом ионного обмена из расплава AgNOj соз- .дан волновод, обеспечивающий распространение мод с разницей величин фазовых замедлений менее 1,26 х X ГО-.:

Оптическое излучение с А 0,63 мкм (He-Ne - лазер), падая под углом 6(j 6 52 30 на дифракционный элемент, эффективно вводится в волно- водную моду с номером ноль. При нении угла падения от 6°52 ЗО до 12 01 10 последовательно вводятся моды с номерами от О до 635

31Л18634

Таким образом, по сравнению с из-ния на нее под углом синхронизации,

вестным способом диапазон углов вво-отличающийся тем, что,

да увеличен в данном примере более,с целью увеличения диапазона углов

чем в 600 раз.5 ввода SI , дифракционная решетка имеет длину L, удовлетворяющую соотФормула изобрет енияношению

Способ ввода плоского фронта оп-од Я

тического излучения в волновод с на-- - -rr-r i

несенной на него дифракционной решет- ю

кой, заключающийся в направлениигде - длина волны излучения;

плоского фронта оптического излуче-N - число мод волновода

Изобретение относится к оптическому приборостроению и позволяет увеличить диапазон углов ввода излучения в волновод. На волноводе 1 выполнена дифракционная решетка 2 определенной длины, обусловленной длиной волны излучения, углом его ввода, а также числом мод волновода. Плоский фронт оптического излучения 3 направляется на решетку 2 под углом синхронизации. 1 ил.