И Н Т Е Г Р А Л Ь Н А Я О П Т И К А
71
5.4. Электрооптические модуляторы типа Маха-Цандера
Не во всех двухканальных модуляторах используется синхронизирован-
ный переход оптической энергии за счет перекрытия “хвостов” мод. Другой
класс модуляторов основывается на волноводном варианте интерферометра
Маха-Цандера, в котором интерференция происходит между фазово-
когерентными волнами света, проходящими разные пути (рис. 5.6).
Свет входит в модулятор че-
рез одномодовый волновод. Разде-
литель пучка делит свет на два эк-
вивалентных пучка, которые рас-
пределяются по волноводам
а
и
б
соответственно. При подаче на-
пряжения на электроды можно из-
менять эффективные оптические
пути пучков. В идеально разрабо-
танном модуляторе такого типа оп-
тические пути и характеристики
волноводов идентичны, поэтому в
отсутствие приложенного напряжения разделенные пучки объединяются в вы-
ходном волноводе и еще раз образуют моду наинизшего порядка. При прило-
жении напряжения, обеспечивающего достижение разности фаз, равной
π
, ме-
жду двумя плечами модулятора результирующее оптическое поле при объеди-
нении пучков будет иметь нулевое значение в центре выходного волновода, что
соответствует моде первого порядка (
1
=
m
). Если в качестве выходного волно-
вода использовать одномодовый волновод, идентичный входному, то мода пер-
вого порядка отсекается и на коротком участке быстро затухает за счет излуче-
ния в подложку.
Таким образом, модулятор за счет подачи электрического напряжения
может быть переведен из пропускающего в непропускающее состояние.
Максимальная глубина модуляции на выходе прибора определяется соот-
ношением амплитуд волн в разных плечах интерферометра. При равенстве ам-
плитуд коэффициент модуляции равен 100%. Для получения 100%-ной моду-
ляции необходимо точное разделение сигнала на разделителе. Существуют раз-
личные способы активного контроля разделения мощности излучения. Но все
они требуют дополнительного источника питания и относительно высокого
управляющего напряжения (> 30 В).
Можно достичь практически 100%-ной глубины модуляции и без допол-
нительного усложнения схемы, однако для этого требуется изготовление ответ-
вителей с высокой степенью симметрии и точности.
Эффективность использования подхода, основанного на интерферометре
Маха-Цандера, была продемонстрирована на нескольких разновидностях моду-
ляторов такого типа. Зернике первым предложил модулятор такого типа в инте-
грально-оптическом исполнении, используя 3-дБ направленные ответвители
для разделения и последующего объединения пучка излучения. Был также из-
Рис. 5.6
а
б
+
V
Подложка
3-
д
Б
элементы
связи
Канальные
волноводы
I...,61,62,63,64,65,66,67,68,69,70 72,73,74,75,76,77,78,79,80,81,...108