Стр. 41 - ИНТЕГРАЛЬНАЯ ОПТИКА

И Н Т Е Г Р А Л Ь Н А Я О П Т И К А

41

В планарных оптических схемах, которые содержат волноводы, располо-

женные близко друг к другу, туннелирование света может нарушить работу

схемы. В этом случае надо уменьшать взаимодействие, пространственно разде-

ляя волноводы или используя какие-либо другие способы.

Однако в некоторых приложениях волноводы в оптических схемах спе-

циально располагаются близко друг к другу, чтобы обеспечить перекачку мощ-

ности между отдельными модами обоих волноводов. Такие волноводные ответ-

вители используются для контроля мощности или возбуждения определенной

моды в одном волноводе с помощью другого.

Двухканальные направ-

ленные ответвители состоят

из параллельных полосковых

оптических волноводов, рас-

положенных настолько близ-

ко друг к другу, что энергия

излучения переходит из одно-

го волновода в другой путем

оптического туннелирования,

как показано на рис. 1.34

(внизу

под

волноводами

представлено характерное для

них распределение в направ-

лении оси

y

амплитуд элек-

трического поля). Такой пе-

реход энергии обеспечивается за счет связи в условиях когерентности и син-

хронизма между перекрывающимися спадающими внешними полями мод, рас-

пространяющихся в каждом из волноводов. Фотоны моды, распространяющей-

ся в одном из волноводов, например в волноводе

1

, переходят в моду, которая

распространяется в волноводе

2

, сохраняя фазовую когерентность во время та-

кого перехода. Этот процесс происходит кумулятивно на значительной длине;

следовательно, для достижения такой синхронной связи свет должен распро-

страняться с одинаковой фазовой скоростью в каждом канале. Часть передан-

ной энергии на расстоянии в единицу длины определяется перекрытием мод в

отдельных каналах. Поэтому она зависит от расстояния между каналами

s

, дли-

ны взаимодействия

L

, а также проникновения моды в пространство между ка-

налами, которое можно охарактеризовать коэффициентом затухания

q

.

В двухканальных ответвителях энергия попеременно переходит из одного

волновода в другой, если длина взаимодействия между ними является доста-

точно большой. Измерение плотности распространяющейся оптической энер-

гии в направлении оси

z

(вдоль одного из каналов направленного ответвителя)

дает синусоидальную зависимость ее от расстояния. Для отвода любой части

энергии необходимо лишь в определенном месте отвести второй волноводный

канал от первого.

Таким образом, можно, например, изготовить 10-дБ элемент для кон-

трольного измерения и 3-дБ элемент для разделения пучка или 100%-ный эле-

мент для переключения пучков.

Рис. 1.34

Канал

1

Канал

2

n

2

n

2

n

1

n

3

w

s

h

x

z

y

~ cos (

α

y

)

~

e

-

γ

y