Стр. 11 - ИНТЕГРАЛЬНАЯ ОПТИКА

И Н Т Е Г Р А Л Ь Н А Я О П Т И К А

11

Распространяющийся в подложке свет преломляется на границе раздела

пленка-подложка, испытывает полное внутреннее отражение на границе плен-

ка-покровный слой, отражается обратно в подложку и, пройдя через нее, поки-

дает данную структуру. В этом случае распространение света в пленке также

отсутствует, а лучи, соответствующие парциальным плоским волнам, образуют

излучательную моду подложки. Обе указанные моды излучения называются

пространственными модами, так как часть их энергии распространяется в про-

странстве.

В том случае, когда угол

θ

велик (выполняется условие

2 0

,

θθ>θ

), на-

блюдается полное внутренне отражение как на верхней, так и на нижней грани-

цах пленки. При этом свет, попавший в пленку, за счет многократных переот-

ражений распространяется в ней (рис. 1.6). Мощность, переносимая парциаль-

ными волнами, представляемыми

лучами, в основном сосредоточена

в пленке и направляется ею. При

этом электромагнитное поле вне

пленки в поперечном направлении

спадает экспоненциально. Волны,

образуемые лучами с углами па-

дения

2 0

,

θθ>θ

, направляются

пленкой и называются направляе-

мыми (волноводными) модами

пленки.

Таким образом, в оптиче-

ских пленочных волноводах су-

ществуют три типа мод, разли-

чающихся диапазонами изменения углов падения

θ

, плоских волн, образую-

щих указанные моды. Моды пленки (направляемые моды) представляют наи-

больший практический интерес, поскольку их поле почти полностью локализо-

вано внутри пленки, в результате чего мощность светового излучения направ-

ляется ею. Подложечные моды излучаются в подложку, пространственные мо-

ды – в пространство. Направляемые моды используются для передачи света по

пленочному волноводу, моды подложки и пространственные моды создают па-

разитное излучение.

1.4. Направляемые моды

Большинство характеристик распространения волн в пленочных волно-

водах можно получить, используя приближение геометрической оптики, со-

гласно которому поле направляемых мод представляется плоскими волнами,

отождествляемыми с лучами. Условия применимости приближения геометри-

ческой оптики:

λ>>

L

, где

L

– расстояние, на котором происходит заметное

искривление луча или изменение направления нормали к фронту волны. Рас-

смотрим одну из плоских волн, образующих моду. Обозначим фронт плоской

волны, приходящий в точку

B

(рис. 1.7), с помощью пунктирной линии

BK

.

Рис. 1.6

h

n

0

n

2

x

z

y

θ

n

1