Соединитель одномодового волокнистого световода с трехмерным оптическим волноводом Советский патент 1991 года по МПК G02B6/30 

Изобретение относится к интегральной оптике, а точнее к соединениям оптических интегральных схем (ОИС) с волоконными световодами (ВС).

Целью изобретения является повышение эффективности передачи мощности и расширение диапазона параметров соединяемых ВС и оптических волноводов ОИС. На фиг. 1 показана конструкция соединителя ВС и ОИС; на фиг. 2 - соединитель, выполненный в виде разъема, поперечное сечение.

Сое ди н ител ь состоит из В С 1, нэп ра вл я- ющего капилляра 2, первой 3 и второй 4 градиентных линз (ГЛ), трехмерного оптического волновода (0В) 5. ОИС 6, выполненной на подложке 7, установочной призмы 8, направляющей втулки 14, корпуса 15 ОИС.

ВС 1 установлен в направляющий капилляр 2 и состыкован соосно а торец с первой ГЛ 3,которая установлена в направляющую втулку 9 ответной части разъема,

фиксированной в корпусе разъема 10с помощью накидной гайки 11, ГЛ 4 установлена в направляющей втулке 14, которая впаяна в корпус разъема 10, а сам корпус жестко соединен с корпусом 15 ОИС. ГЛ 4 состыкована соосно в торец с 0В 5 ОИС 6 с помощью установочной призмы 8.Для установки подложки 7 на ложементе 13, юстировки подложки 7 на ложементе 13 и юстировки 0В 8 относительно ГЛ 4 используются установочные спицы 12 (Фиг.2).

Соединитель работает следующим образом.

Оптическое согласование между оптическим световодом (ВС) и оптическим вол: поводом ОИС достигается за счет того, что длины градиентных линз Li, La, их радиусы кривизны Rt: RZ и d - расстояние между

(Л

С

О О

V4 О х

ю

градиентными соотношений

Lz

Пг2 Вг2

- arctg

Ц г Nr

L 8r

линзами ,

. 1 WE/WO

определяются

arccos j

I - Wx/Wp ам / МММ ч -l

1 -W0/w7Tvrta Inn ari / J; с -(„, -,,(-),J(i))

1 -Wx / 8r 1 Л .„ / Nr 1 Li .

Г ыГГ Г9

R2 ( Пг 2 - 1 )

Wx

W0 Wx/Wy

Sr 1

d l-Wx/ H-ar/N,.,)

NU AM r, ad, 1

из одмомодовым световодом и трехмерным волноводом, при этом первый имеет диаметр пятна основной моды 2W0, а последний - эффективную ширину 2Wy и толщину 2WX основной; моды соответственно, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности передачи мощности и расширения диапазона параметров соединяемых световода и волновода, длина первой и второй градиентных линз Li 10 и определяются из соотношений

Изобретение относится к интегральной и волоконной оптике, а точнее к соединениям оптических интегральных схем (ОИС) с волоконными световодами (ВС). Цель изобретения - повышение эффективности передачи мощности и расширение диапазона соединяемых одномодовых ВС и трехмерных оптических волноводов ОИС. Соединитель выполнен на основе двух анаморфотных градиентных линз, осуществляющих согласование гауссового оптического пучка одномодового ВС и эллиптического оптического пучка одномодового трехмерного оптического волновода с произвольной степенью эллиптичности, параметры которых задаются с помощью соотношений, приведенных в формуле изобретения. 2 ил.

где пг 1 , пг 2 показатели преломления градиентных линз;

аг 1 , аг 2 - радиусы градиентных линз;

Nr1 , Nr 2 - числовая апертура гради- i ентных линз;

п 15-50 - увеличение первой ГЛ;

2wx - эффективная толщина оптического волновода;

2wy - эффективная ширина оптического волновода;

2w0- диаметр пятна основной моды ВС.

Оптическое излучение распространяется по В С 1, выходит из него и попадает в ГЛ 2, распространяется по ней, меняя свою расходимость и радиус кривизны. Попадая на внутренний торец ГЛ 2, первоначально асимметричный гауссов пучок приобретает различную расходимость по осям X и Y и становится астигматичным. После преломления на внутреннем торце ГЛ 2 астигма- тичный эллиптический гауссов пучок теряет астигматизм, оставаясь эллиптическим.

После прохождения ГЛ 4 эллиптический гауссов пучок преобразуется в моду 0В 5 ОИС. причем на торце 0В 5 его размеры по осям X и Y совпадают с эффективными размерами основной моды оптического волновода.

Фор мула изобретения Соединитель одномодового волоконного световода с трехмерным оптическим волноводом, включающий оптический согласующий элемент, выполненный в виде первой и второй соосно расположенных градиентных линз и установленный между

L, arrrns 1 U Nr 1 arccos n

15 I-,- г2-3г2Г Мг2 1 -WX/WQ ЗП

arCTg .7

ЗМI NM I; у Nr i Tg n, l ar l / J

где пг 1 , пг 2 показатели преломления градиентных линз на их оптической оси;

аг i , аг 2 - радиусы градиентных

линз;

Nr 1 , Мг 2 числовая апертура градиентных линз;

П 15-50 - увеличение первой градиентной линзы,

при этом обращенные друг к другу внутренние торцы первой и второй градиентных линз выполнены в виде цилиндрических поверхностей, оси которых перпендикулярны друг

другу и оси градиентных линз, имеют радиусы кривизны RI и R2, соответственно, определяемые из соотношений

35

«,-(, -1)- Я- ЛЧ-) (-eftH- /

NM Li

. NXt - Wx / 8r 1 .„ / Nr 1 U1 ч

,rJ -1)-w0-Wx-7OTF-(i)t9 (ЬТТаТТ)

при этом Wy W0 Wx, а зазор между внутренними торцами градиентных линз d

45d(,/Wo)(-.)tg()

8

4

fe

J

фиг А

Фиг.2