Введение в интегральную оптику

Интегральная оптика является разделом оптоэлектрон и ки, в котором изучаются оптические явления в тонких слоях материалов, а также разрабатываются методы создания интегрально-оптических элементов и устройств для целей генерации, преобразования и передачи информации. В рамках интегральной оптики обеспечивается возможность интеграции (объединения) оптических и оптоэлектронных элементов.

Элементы интегральной оптики

С позиции системного подхода к анализу изделий интегральной оптики можно различить следующие основные элементы.

Первым элементом является источник света, который может излучать когерентную или некогерентную световую волну.

Вторым элементом является миниатюрный волновод— интегрально-оптический световод. Такой световод создается либо на основе световедущего слоя на поверхности или внутри диэлектрической подложки, либо в виде отдельного световолокна. В световедущем слое предусмотрен больший коэффициент преломления, чем в окружающей среде. Это и обеспечивает возможность локализации в нем излучения вследствие явления полного внутреннего отражения.

Третьим элементом интегрально-оптических устройств является устройство управления световым потоком. В его основе лежат либо пассивные методы, связанные с возбуждением определенных волноводных мод в зависимости от соотношения показателя преломления световедущего канала, подложки и окружающей среды, величины угла падения света, геометрических размеров волноводов. Сюда включаются планарные линзы и призмы. Возможны и активные способы управления световым потоком за счет использования физических явлений и эффектов: акустооптических, элек-трооптических, магнитооптических. Они позволяют локально менять показатель преломления материала волновода. Возможно введение в световой канал модуляторов, дефлекторов, частотных фильтров, фазовращателей, направленных ответвителей и других элементов управления световыми потоками. Это так называемые активные интегрально-оптические элементы. Они используются для управления параметрами световой моды, а именно модуляцией амплитуды, фазы, поляризации. Возможно пространственное разделение света в дефлекторах. Толщина волновода достаточно мала и поэтому возможна высокая концентрация световой энергии (? 10⁶Вт/см²). В этом случае возникают нелинейные оптические явления, такие как фазовый синхронизм взаимодействующих мод за счет волноводной дисперсии, эффект удвоения частоты излучения, генерация гармоник.

Четвертым, естественным элементом интегральной оптики, является носитель информационного сигнала— световая волна. Она может иметь форму, необходимую для эффективной обработки информации: цуг монохроматической волны, плоская волна и т. п.

Пятым элементом является приемник оптического излучения. С его помощью детектируется световой сигнал и снимается информация.