Нелинейные эффекты в оптоволоконных системах. Клюев В.Г. - 18 стр.

хотя волноводная мода обычно сосредоточена в области сердцевины вол-
новода, крылья ее поперечного распределения проникают внутрь гранича-
щих сред на глубину порядка длины волны. Следовательно, если эти среды
обладают заметной нелинейностью, они также могут давать вклад в нели-
нейное взаимодействие. Чтобы учесть это в теоретическом описании, сле-
дует ввести зависимость нелинейной восприимчивости от поперечных ко-
ординат. Таким образом, нелинейный оптический процесс второго порядка
может оказаться достаточно эффективным даже в том случае, когда пле-
ночный волновод сделан на основе центросимметричной среды, а подложка
центра симметрии не имеет. На опыте в такой волноводной структуре дей-
ствительно наблюдалась генерация второй гармоники.
      Для оптимизации эффективности нелинейного оптического про-
цесса определяющую роль играет фазовое согласование. Волновой вектор
моды волновода в общем случае зависит от размеров волновода и окру-
жающих его сред. В тонкопленочном волноводе можно менять относи-
тельные величины K(ω) и К(2ω) путем подбора толщины пленки или по-
гружая пленочный волновод в жидкость и подбирая показатель преломле-
ния жидкости. Как было показано экспериментально, этим способом
можно добиться выполнения условия синхронизма К(2ω) = 2К(ω) для
процесса генерации второй гармоники. При выполнении условия син-
хронизма наблюдалась даже генерация второй гармоники в УФ диапа-
зоне в непрерывном режиме при мощности накачки всего 0,5 Вт.
      Однако существуют определенные трудности, которые не позво-
ляют использовать на практике тонкопленочные волноводы в качестве
удвоителей частоты лазерного излучения. Во-первых, обычно толщина
пленки не является однородной. В результате этого условие синхрониз-
ма не может выполняться по всей длине волновода. Чтобы получить коге-
рентную длину больше 1 мм, изменение толщины пленки не должно пре-
вышать нескольких процентов. Кроме того, несовершенство поверхности
волновода может привести к сильному поглощению волноводных мод. Да-
же если бы удалось спроектировать и сделать более совершенные волново-
ды, все равно остались бы трудности, связанные с обеспечением эффектив-
ного ввода и вывода волн из волновода, с оптическим повреждением.
      Заметим, что нелинейный сигнал, генерируемый Рнл, не обязательно
должен быть модой волновода, хотя до сих пор наш анализ ограничивал-
ся именно этим случаем. В общем случае сигнал на выходе может
быть объемной волной, распространяющейся в глубь среды, окружаю-
щей волновод. Граничные условия требуют, чтобы проекции волновых
векторов Рнл и объемной волны на границу раздела были равны. Это усло-
вие определяет направление распространения объемной волны. Этот слу-
чай очень близок к случаю генерации объемной волны при смешении по-
верхностных волн.


                                  18