С использованием метода трассировки лучей произведен расчет эффективности ввода оптического излучения полупроводниковых лазеров различных типов в интегрально-оптический ионообменный заглубленный волновод в стекле посредством оптических схем на основе линз сферической, полуцилиндрической и полусферической формы. Волновод изготовлен в стекле К-8 методом ионного обмена. Результаты проведенных расчетов свидетельствуют о низкой эффективности ввода оптического излучения при использовании одиночных линз. Использование пары микролинз (коллимирующей и фокусирующей) позволяет значительно увеличить эффективность оптической связи. Расчетная эффективность стыковки VCSEL-лазера и интегрально-оптического волновода, связанных с использованием пары полусферических микролинз, составила 79%. Эффективость ввода ограничена достаточной низкой апертурой самого стеклянного волновода – 0,12.

Ключевые слова: интегральная оптика, оптические волноводы, ионный обмен в стекле, VCSEL-лазер, метод трассировки лучей, ZEMAX

01.04.05 - Оптика , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Предложена новая поляризационная интегрально-оптическая схема на основе слабонаправляющих волноводов в стекле - пассивный преобразователь линейной поляризации излучения на 90 градусов эволюционного типа. В ее основе четырехслойный волновод, состоящий из ионообменного волновода в стекле, покрытого тонким слоем диэлектрической пленки с высоким показателем преломления, имеющей клинообразную толщину, либо (в другом варианте построения преобразователя) рупорообразную ширину. Проведено обоснование функционирования преобразователя поляризации методами модового анализа. Установлено, что в некотором небольшом диапазоне толщины (или ширины) покровной наноразмерной пленки вторая и третья моды волновода имеют близкие эффективные показатели преломления и гибридную структуру полей мод, а вне этого диапазона, эти моды имеют структуру поля мод ТМ0 либо TE1. При этом плавное увеличение толщины (или ширины) покровной пленки волновода вдоль его продольной геометрической оси приводит к тому, что он будет выполнять функции преобразователя поляризации излучения ТМ0-TE1.

Ключевые слова: Интегральная оптика, преобразователь поляризации излучения, оптический волновод, волноводная мода

01.04.05 - Оптика , 05.11.07 - Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы

Проведено физико-математическое моделирование многоэтапных процессов формирования волноводов в стекле K-8 на основе совместного решения двумерного уравнения диффузии, уравнения электростатики и волнового уравнения. Уравнение диффузии решалось путем использования неявной конечно-разностной двухслойной схемы Крэнка-Николсона. Рассмотрен общий случай трехэтапного технологического процесса, включающего в себя термический ионный обмен “серебро-натрий"", электростимулированное заглубление волноводного канала и его отжиг. Определены условия формирования одномодовых волноводов, которые имеют размеры модового поля, подходящие для их эффективной торцевой стыковки с волоконными световодами на длине волны 1.55 мкм. Построена модель волновода с селективным (частичным) заглублением, который обладает асимметричным профилем показателя преломления и гибридными модами.

Ключевые слова: интегральная оптика, оптические волноводы, ионный обмен в стекле, электростимулированная миграция ионов, нелинейное уравнение диффузии, волноводная мода

01.04.05 - Оптика , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ