Оптические методы в информатике. Наний О.Е - 62 стр.

                                62



Лекция 7. Оптические волноводы
         Направляемые световые волны. Оптические волноводы.
         Волноводы на основе полного внутреннего отражения
         света. Моды планарного волновода. Дисперсионные кривые.
         Межмодовая      дисперсия.    Фотонно-кристаллические
         волокна.

Направляемые световые волны
    В свободном пространстве свет распространяется прямолинейно,
что было установлено опытным путем еще в древности и является
основой геометрической оптики. Волновая теория указывает на то,
что по мере прямолинейного распространения светового пучка
происходит его дифракционное расширение. Для того чтобы
направить световые волны по нужному пути необходимо
видоизменить среду распространения таким образом, чтобы устранить
дифракционную расходимость и обеспечить движение световых лучей
по заданной траектории – вдоль определенных каналов
распространения. Световые волны, распространяющиеся вдоль
специальных каналов, называются направляемыми световыми
волнами, а сами каналы распространения – оптическими
волноводами.

Оптические волноводы
    Для удержания световых волн в пределах некоторого канала
могут быть использованы два явления: отражение от границы каналов
(либо от граничной области конечной протяженности) или
периодическая фокусировка лучей.
    Первой попыткой реализации второго принципа была созданная
фирмой IBM система периодически расположенных в пространстве
линз. Однако реализация этой идеи в первоначальном виде оказалась
коммерчески неперспективной и не получила развития. Тем не менее,
можно считать, что принцип устранения дифракционного расширения
световых пучков за счет рефракции реализован в современных
градиентных диэлектрических волноводах.
    Для реализации отражающих волноводов первоначально было
предложено использовать полые металлические каналы круглого
(трубки) или прямоугольного сечения. Такие металлические
волноводы хорошо зарекомендовали себя для каналирования электро-
магнитных волн в другом диапазоне – диапазоне ВЧ и СВЧ
радиоволн. Однако в оптическом диапазоне затухание в них оказалось