Стр. 58 - ИНТЕГРАЛЬНАЯ ОПТИКА

И Н Т Е Г Р А Л Ь Н А Я О П Т И К А
58
Вследствие своей периодической структуры решеточный элемент связи
возмущает волноводные моды в области, находящейся под решеткой, вызывая
тем самым разложение каждой моды в ряд по пространственным гармоникам с
постоянными распространения в направлении оси z , определяемыми
выражением
( ) Λπν+β=β
ν 2
m , (3.17)
где  ,2 ,1 ,0 ±± =ν, а Λ – период решетки.
Так как величина ν может быть отрицательной, то в таком случае усло-
вие согласования фаз должно выполняться так, чтобы
m kn ϕ =β
ν sin
1 . (3.18)
Так как все пространственные гармоники каждой моды согласованы для
образования законченного поверхностного волнового поля в области решетки,
энергия, введенная из пучка в любую пространственную гармонику, переходит
в основную ( 0 =ν ) гармонику по мере ее распространения вправо и дальше за
пределы области решетки. Эта основная гармоника очень близка к m β -моде (и в
конце концов становится ею) вне области решетки. Поэтому решеточный эле-
мент связи можно использовать для избирательной передачи энергии от опти-
ческого пучка определенной моде волновода за счет соответствующего подбора
угла падения пучка. Решеточный элемент связи можно использовать и для вы-
ведения энергии из волновода, так как в силу принципа взаимности энергия
волноводной моды будет согласованно выводиться при определенных углах
m ϕ , соответствующих конкретным модам.
Типичные решетки “без блеска” (с симметричными профилями) обычно
имеют эффективность 10 - %30. Основной причиной малой эффективности яв-
ляется то, что большая часть мощности падающей оптической энергии, как
правило, проходит через волновод и теряется в подложке, так как в отличие от
призменных элементов связи решетка работает в условиях, далеких от условий
полного внутреннего отражения. Кроме того, энергия может уходить в дифрак-
ционные пучки более высокого порядка, создаваемые решеткой, несмотря на
то, что отношение периода решетки к длине волны в волноводе приблизительно
равно единице.
Тамир и Пенг показали, что теоретически максимум эффективности связи
моды 0 TE или 0 TM с пучком, выходящим из воздуха, для решетки с симмет-
ричным профилем составляет %50~, тогда как для решеток с асимметричными
пилообразными профилями штрихов – более %95.
Самым большим недостатком решеточных элементов связи является то,
что они очень трудны в изготовлении, требующем использования сложных ме-
тодов маскирования и травления. Кроме того, из-за сильной зависимости эф-
фективности решеточных элементов от угла их нельзя успешно использовать с
расходящимися пучками.