Стр. 71 - ИНТЕГРАЛЬНАЯ ОПТИКА

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