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§第二节 非同寻常的器件(第2页)

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第一种办法是透镜聚焦法。

利用透镜,将光聚焦到薄膜光波导的端部,从而使光进入薄膜中去。

但这种直接解决的办法是很困难的,因为薄膜的厚度只有微米量级。

第二种办法是棱镜耦合法。

将一个折射率高于薄膜的棱镜放在薄膜上方,中间有一空气间隙。

光经过棱镜折射并穿过间隙而进入薄膜。

耦合面积较大的,耦合效率可达81%。

尽管所采用的棱镜很小,但放在薄膜形式的集成光路中仍然显得太大;而且由于不能用集成光路工艺形成,因而制作也不方便。

但这种方法还是一种成功的而且被广泛采用的方法。

第三种办法是劈尖耦合法。

这是在薄膜的边缘制成劈尖形状,劈尖坡度在0.01~0.001,坡长为10~100个光波长。

衬底折射率小于薄膜折射率,典型值为,劈尖耦合的工作原理,可以用光的全反射来解释。

输入光束是由衬底进入劈形薄膜的,经过折射而进入波导,在波导内全反射传输。

这种耦合器的耦合效率为40%。

第四种办法是光栅耦合法。

采用集成光路的工艺方法,在薄膜光波导上形成一列光栅,其尺寸很小。

当一束光入射到光栅上时,一部分光反射,一部分光透射,一部分光衍射,一部分光发射到薄膜中去传输。

这个光栅,通常是将波导顶上适当部分光阻材料层加以曝光和显影而制造出来的,或通过光阻材料掩模而把光栅刻蚀在波导顶上。

这种耦合方法,在入射角调整得最佳时,反射、透射和衍射的光能总和为60%,也就是说,有40%的光能耦合进入薄膜中去。

如果设法减少反射损失,耦合效率还能大大提高,这可以利用光束直径与最佳耦合长度相匹配及提高光栅传播方向上的效率来达到。

这也是常用的一种耦合法。

第五种办法是定向耦合法。

这种方法,可以将一薄膜波导中的光耦合到另一薄膜波导中去。

当两个薄膜波导极为接近时,譬如说,两个波导靠近,其间距离小到可以与光的波长相比时,经过一段平行的耦合,光能就会从一个波导跑到另一个波导中去。

因此,只要保证有一定的耦合长度,一个波导中传输的光能量可以全部耦合到另一个波导中去。

两光波导间产生耦合的原因在于,光在波导内传播时,在波导外表附近存在一穿透场。

在一般情况下,它以指数形式迅速衰减,对外不存在能量辐射不,漓合。

但是,如果在它的邻近有另一个波导存在,接受这个穿透场,则将会发生能量耦合。

4.薄膜调制器

薄膜调制器是利用外扩散技术,在铌酸锂上产生高折射的导引层,使由耦合器进入的很细的光束被限制在晶体薄膜中传播。

薄膜表面上镀有条形电极,用来产生电光调制所需要的电场。

光束经过这个电场时,由于晶体的电光效应,光束就受到调制。

这种调制器,只要给它以每兆赫零点几毫瓦的功率,就可以得到千兆赫以上的调制频率。

5.薄膜光开关

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