Интерферометрические термочувствительные и оптически индуцированные управляющие волноводные элементы на основе ниобата лития

• Автор: Круглов, Виталий Геннадьевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 172 с. : ил.

Содержание
Введение

1 Самовоздействие световых пучков в фоторефрактивной среде

1.1 Планарные оптические волноводные структуры и методы их формирования

1.2 Фоторефрактивный эффект в 1й1ЧЬ03

1.3 Формирование пространственных солитонов в фоторефрактивных кристаллах

1.4 Механизм взаимодействия темных пространственных солитонов

1.5 Выводы по первой главе

2 Исследование оптического пропускания пластин Іл№)03 с фоторефрактивной поверхностью
2.1 Исследование влияния изменения температуры на оптическое пропускание пластин 1Л№Ю3
2.2 Исследование влияния фоторефрактивного эффекта на оптическое пропускание плоскопараллельных пластин Іл№)03
2.3 Математическое моделирование распространения света через пластину 1лГ4Ь03
2.3.1 Многолучевая интерференция
2.3.2 Двулучевая интерференция
2.3.3 Факторы, влияющие на величину оптического пропускания пластины 1л№>03
2.4 Оптически индуцированные элементы для преобразования- профиля световых пучков на основе 1л1ЧЪ03
2.4.1 Планарные транспаранты для преобразования профиля световых пучков
2.4.2 Исследование вклада термооптического эффекта в оптическое индуцирование фоторефрактивных решеток
2.5 Выводы по второй главе
3 Формирование и взаимодействие тёмных пространственных солитонов в ионно-имплантированных планарных ОВ в Ьі№>03
3.1 Исследование формирования темных пространственных солитонов в планарных ОВ, полученных имплантацией протонов и ионов кислорода в ПМ>03
3.1.1 Исследуемые образцы
3.1.2 Методика и схема эксперимента
3.1.3 Экспериментальные результаты и их обсуждение

3.2 Исследование взаимодействия темных пространственных солитонов в планарном ОВ, полученном имплантацией протонов в 1лМЬ03
3.2.1 Схема эксперимента
3.2.2 Формирование двух темных пространственных солитонов в планарном ОВ, полученном имплантацией протонов в ГлМЮ3
3.2.3 Взаимное притяжение и отталкивание темных пространственных солитонов в планарном ОВ, полученном имплантацией протонов в 1лМЮ3
3.2.4 Формирование X - соединения
3.3 Численное моделирование взаимодействия темных пространственных солитонов в планарном ОВ, полученном имплантацией протонов в 1лМЮ3110
3.4 Выводы по третьей главе
4 Элементы фотоники на основе Ы№03
4.1 Интсрферометрический термочувствительный оптический элемент (ИТЭ) для датчика измерения температуры
4.1.1 Методика расчета параметров ИТЭ
4.1.2 Чувствительность ИТЭ
4.1.3 Применение ИТЭ для регистрации УФ излучения
4.1.4 Стабильность ИТЭ для измерения УФ излучения
4.2 Переключатель световых пучков на основе 1л№>03
4.2.1 Солитоны в планарных ОВ
4.2.2 Элементы переключения света, сформированные темными пространственными солитонами в ЫЫЬОз
4.2.3 Оптически реконфигурируемые переключатели световых пучков
4.3 Выводы по четвертой главе
Заключение
Список использованных источников
Приложение 1. Патент на полезную модель «Оптически реконфигурируемый переключатель световых пучков»
Приложение 2. Акт внедрения ТУСУР, каф. СВЧ и КР

Введение
Актуальность темы диссертации определяется интенсивным развитием современной интегральной и волоконной оптики, что открывает широкие возможности для применения фоторефрактивных кристаллов и оптически индуцированных волноводных элементов в них, в качестве основы датчиков физических воздействий и устройств управления световыми потоками в системах оптической связи [1]. Волноводные элементы могут быть сформированы посредством использования эффектов пространственного самовоздействия и взаимодействия световых пучков в планарных оптических волноводах в фоторефрактивных кристаллах. Практический интерес к формированию таких элементов в подобных волноводах обусловлен рядом специфических свойств волноводных световых полей и возможностями управления фоторефрактивной оптической нелинейностью волноводных элементов. Так, в оптических волноводах возможно одновременное распространение нескольких направляемых мод, что позволяет реализовать эффекты многоволновых взаимодействий« [2]; В волноводных структурах возможно отличие количественных и качественных характеристик эффектов индуцирования светом оптических элементов, термооптической и фоторефрактивной модуляции световых полей, пространственных оптических солитонов, в сравнении с их характеристиками в объемных средах. При этом перспекгивной является возможность реализации, например, элементов для расщепления световых пучков на основе планарных оптических волноводов, сформированных в фоторефрактивных кристаллах. Перспективным методом формирования таких волноводов является метод ионной имплантации, который позволяет создавать на основе подобных кристаллов полностью идентичные серии оптических элементов [2—6]. В планарных волноводных структурах с фоторефрактивными свойствами возможно оптическое индуцирование пространственными солитонами канальных волноводов, которые потенциально могут сохранять неизменность параметров в течение длительного периода, вследствие низкой темновой проводимости некоторых фоторефрактивных

являются легкость формирования высококачественных волноводов с низкими потерями. Индуцированное темными пространственными солитонами изменение показателя преломления; сохраняется в темноте и может использоваться для создания стационарных волноводов [24].
G прикладной точки зрения; возможность изменения; направления распространения темных пространственных солитонов полезна применительно к формированию элементов оптического переключения. Хотя; существует много подходов к такому переключению (механические оптические коммутаторы, электрооптические, термооптические, оптоэлектронные на; основе SOA (Semiconductor Optical Amplifier) и др.), оптическое-переключение с помощью пространственных солитонов является перестраиваемым, т.к. основывается; на идее волноводов, индуцированных: светом [24]. Так как I.iNbOs это среда с. нелинейностью; самодефокусирующего типа, индуцирование: оптических элементов в, нем при. мощности формирующего пучка микроваттного уровня* осуществляется, темными; пространственными: солитонами.
Пара- темных пространственных солитонов представляет оптическую структуру, которая действует как самоиндуцированное волноводное Y -соединение 112, 13-, 18, 19]: Для:реализации переключения необходимо уделить значительное внимание «записи» оптических волноводов в нелинейных средах при использовании. ТИС [24]. В статье [22] представлены полученные экспериментально результаты - формирования двух темных пространственных солитонов. Формирующее солитоны световое возмущение трансформируется; в пару расходящихся темных солитонов и создает структуру типа расщепителя на основе Y - соединения. Полученные экспериментально соответствующие структуры поля на входе и выходе нелинейной среды (рисунок 1.3) согласуются с численными расчетами. Пробный (или зондирующий) пучок шириной 40 мкм запускался в область сформированных солитонным пучком ОВ. Пробный пучок плавно расщеплялся на пару независимых ведомых пучков, так что более 98% входной мощности содержалось в паре выходных пучков.