Стр. 47 - ИНТЕГРАЛЬНАЯ ОПТИКА

И Н Т Е Г Р А Л Ь Н А Я О П Т И К А
47
ГЛАВА 3.
ЭЛЕМЕНТЫ И УСТРОЙСТВА СВЯЗИ ДЛЯ ВВОДА И ВЫВОДА
ИЗЛУЧЕНИЯ ИЗ ВОЛНОВОДОВ
3.1. Основы оптического согласования
Методы связи, пригодные для сопряжения оптического пучка между дву-
мя волноводами, отличаются от методов сопряжения оптического пучка в сво-
бодном пространстве с волноводом. Кроме того, некоторые элементы связи
действуют избирательно (одномодово), то есть могут использоваться для ввода
энергии только в определенную моду, тогда как другие являются многомодо-
выми. Каждый тип элементов связи обладает целым рядом достоинств и недос-
татков, ни один из них не является наилучшим для всех случаев использования
в интегральной оптике.
Основными характеристиками любого элемента связи является его эф-
фективность и модовая избирательность. Эффективность сопряжения, как пра-
вило, определяется частью общей энергии оптического пучка, введенной в вол-
новод или выведенной из него. Кроме того, ее можно определить, исходя из по-
терь сопряжения (в дБ). Для элементов связи с модовой избирательностью эф-
фективность сопряжения можно выразить независимо для каждой моды, тогда
как многомодовые элементы связи, как правило, характеризуются общей эф-
фективностью. Однако в некоторых случаях можно определить относительные
модовые эффективности и для многомодовых элементов связи. Поэтому самое
общее определение эффективности сопряжения дается следующим образом:
( )
сопряжения до пучка о оптическог энергия Полная
порядка го моду в выведенная введенная Энергия
С
−
= η m
m . (3.1)
Потери сопряжения (в дБ) определяются логарифмом
( ) порядкаго модув выведенная введенная Энергия
сопряжениядо пучка о оптическог энергия Полная
lg10
С −
= α
m m . (3.2)
3.2. Линзовые устройства связи
В идеальных волноводах электромагнитное излучение распространяется
без потерь и преобразования основной волны в моды высших типов. Однако
для построения интегральных оптических элементов нужно вводить и выводить
излучение в волноводных системах в любых выбранных областях.
Возбуждение диэлектрических волноводов можно осуществлять источ-
никами, расположенными как в поперечном сечении волновода, так и вдоль его
поверхности. В первом случае для эффективного возбуждения источники
должны воспроизводить структуру поля возбуждаемой волны, во втором – фа-
зовое распределение между источниками должно соответствовать изменению