Моды в диэлектрических волноводах с параболической неоднородностью и поляризационные характеристики световодов

• Автор: Калоша, Владимир Павлович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Минск
• Количество страниц: 223 c. : ил

ГЛАВА I. МОДОВЫЙ АНАЛИЗ ПЛОСКИХ И КРУГЛЫХ ОПТИЧЕСКИХ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВОЛНОВОДОВ С ПАРАБОЛИЧЕСКОЙ ВОЛНОВОДНОЙ СРЕДОЙ
1.1. Методы анализа волнового распространения в оптических волноводах с поперечно-неоднородным профилем
1.2. Дисперсионные характеристики симметричного и асимметричного плоских параболических волноводов
1.3. Потери энергии основной моды симметричного параболического плоского волновода с микроизгибами
1.4. Потери энергии на соединении одномодовых плоских волноводов с усеченными параболическими профилями
1.5. Точное дисперсионное уравнение волноводных мод круглого волокна с параболическим усеченным профилем
ГЛАВА 2. ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВОЛОКОННЫХ СВЕТОВОДОВ С МАЛОЙ ЭЛЛИПТИЧНОСТЬЮ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ
2.1. Поляризационно-стабилизированные одномодовые волоконные световоды: применения, структура, методы анализа
2.2. Анализ полей основных мод и модовое двулучепрелом-ление двухслойного эллиптического волоконного светов ода

2.3. Модовое двулучепреломление трехслойного эллиптического одномодового световода

2.4. Модовое двулучепреломление трехслойного эллиптического слабонаправляющего световода
2.5. Модовое двулучепреломление параболического одномодового волоконного световода с эллиптическими ис-

кажениями поперечного сечения
2.6. Частотное расщепление мод высших порядков в эллиптическом двухслойном волоконном световоде
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ
A. Поля основных мод эллиптического двухслойного волокна во втором порядке по квадрату эксцентриситета
B. Метод расчета двулучепреломления трехслойного эллиптического световода

Актуальность темы. Интегральная / 1-17 / и волоконная У 4,9,
12-23 / оптика занимается вопросами генерации, распространения и преобразования светового излучения в тонкопленочных и волоконных диэлектрических оптических волноводах .В 70-е годы она претерпела резкий скачок в своем развитии в результате создания миниатюрных источников монохроматического излучения планарной геометрии на полупроводниковых структурах и разработки технологических методов получения планарных волноводов и волоконных световодов с малыми оптическими потерями. В настоящее время это важное и перспективное научно-техническое направление,оказывающее глубокое воздействие на радиоэлектронику, приборостроение и квантовую электронику.
Наиболее важное приложение интегральная и волоконная оптика нашла в оптических системах обработки и передачи информации. Исследование дисперсионных свойств планарных волноводов, электро-оптических, акустооптических и других явлений в них позволило создать практически все необходимые элементы (фазовые и амплитудные модуляторы света, дефлекторы, перестраиваемые частотные фильтры, переключатели каналов и др.) для интегрально-оптических схем, являющихся аналогами интегральных схем СВЧ и отличающихся высоким быстродействием, большой полосой пропускания, помехозащищенностью. Значительный прогресс в понимании свойств волнового распространения в диэлектрических волоконных световодах с различными профилями как сред для передачи информации, а также в технологии,достигнутый за последние 10-15 лет, привел к созданию световодов с чрезвычайно большой широкополосностью при сохранении низкого уровня оптических потерь.Это решающее цреимущество волоконно-оптических кабелей перед широко распространенными коаксиальными трактами СВЧ обусловило быстрый переход волоконно-оптических линий связи от стадий разработки, проектирования и испытаний к ста-

симметричного волновода условиями отсечки четных и нечетных мод являются соответственно соотношения
Ф1 + 2роФа-0, #Р5-2Ф, = 0, ЦЛ8)
которые следуют из (1.12)-(1.13) при (С|~0) #
них величина ро , которую такие включают первые параметры вырожденных гипергеометрических функций, равна
_ к^а%-Пн)
РоВ асимметричном случае волноводные моды при отсечке излучаются в
подложку и условие отсечки легко получить, положив в (1.16)
(г=кпг (^2 = 0)
На рис.2 и 3 построены графики зависимости нормированных постоянных распространения (фазовых параметров / 9 /) {Ь симметричного и асимметричного волноводов от безразмерного параметра неоднородности 5Дгц при заданных отношениях показателей преломления сред на оси параболического слоя и подложки к показателю преломления покрытия и безразмерной полутолщины волноводного слоя юг/ . При расчетах были выбраны показатели преломления сред, отличающиеся друг от друга на малые величины (не более нескольких процентов), что характерно для трехслойных оптических волноводов / 7,12,119 /. Использована нормировка параметра неоднородности и толщины волновода, позволяющая независимо исследовать влияние толщины и профиля параболического слоя на волноводные свойства. Графики показывают, что зависимость постоянных распространения всех мод от 5/кИ^ является слабой при малых неоднородностях. Это показывает, что в достаточно широкой области изменения параметров неоднородности волновод с усеченным параболическим профилем можно рассматривать как возмущение однородного волновода с теми же показателями преломления и толщиной и, в частности, число