Оптические методы в информатике. Наний О.Е - 65 стр.

                                 65



превышающей числовой апертуры волновода. Значение n0 может
быть равно 1, но, возможно, волновод приклеен к светодиоду или
другому устройству клеем с показателем преломления близким к
показателю преломления сердцевины.
    У типичного многомодового волновода с n1 = 1.5 и n1  n2 =0.01
числовая апертура приблизительно равна 0.17. Когда n0 =1 это
соответствует конусу входа световых лучей с половинным углом,
равным 10°.
    Из-за ограниченности диапазона углов распространения лучей
вдоль волокна ввод излучения источника света в волновод не простая
задача. Например, излучение светодиодов полностью заполняет
полусферу, поэтому в волновод можно ввести только малую часть
мощности излучения светодиода. Мощность, излучаемая в конус с
половинным углом  m , пропорциональна sin 2  m . Поэтому, если
сердцевина по крайней мере не меньше излучающей поверхности
светодиода, эффективность ввода излучения светодиода в волновод
равна sin 2  m (Она меньше, если светодиод больше сердцевины). Для
волновода из предыдущего примера эффективность ввода составляет
примерно 3%.
    В современных оптических волокнах распределение показателя
преломления обычно существенно отличается от показанного на
рис.7.1, но всегда в них можно выделить центральную часть –
сердцевину с более высоким показателем преломления и оболочку с
меньшим значением показателя преломления.
    В интегральной оптике также используются оптические
волноводы, основанные на явлении ПВО. К таким волноводам
относятся планарные волноводы, часто имеющие несимметричное
распределение показателя преломления, а также канальные
волноводы различного типа.

Моды планарного волновода
   Рассмотрим распространение световой волны в планарном
волноводе. В общем случае такой волновод состоит из трех областей
(оболочки, пленки и подложки) с показателями преломления
оболочки nc , пленки n f и подложки n s , которые отделены друг от
друга планарными (плоскими границами) перпендикулярными оси х.
Ось z является направлением распространения света. Предположим,
что n f < n s < nc , и что плоскость x=0 соответствует границе между
оболочкой и пленкой. Следовательно, если толщина пленки равняется