24.Однополярізаційнї світловоди. Світловоди інтегральної оптики.

Постоянное совершенствование ВОЛС в направлении увеличения скорости передачи информации и длины участка регенерации поставило задачу создания так называемых когерентных ВОЛС с гетеродинным методом приёма оптических сигналов. Для этих ВОЛС необходимы одномодовые световоды, сохраняющие поляризацию передаваемого излучения на большой длине – однополяризационные световоды. В обычном круглом световоде определённое состояние поляризации сохраняется на расстоянии не более чем несколько метров.

Разработаны однополяризационные световоды с линейной и круглой поляризациями. Световоды с линейной поляризацией представляют собой аксиально-несимметричные структуры, в которых может распространяться или мода только одной поляризации, или две моды различной поляризации, но с большой разностью между значениями постоянных распространения этих мод. Первые называют абсолютно поляризационными световодами, вторые световодами с линейным двулучепреломлением.

П римером абсолютно однополяризационных световодов являются световоды с аксиально-несимметричным распределением показателя преломления в сердечнике.

Ортогонально поляризованные моды НЕx11 и HEy11 имеют различные частоты отсечки Vcx и Vcy соответственно. Частотный диапазон одномодового режима характеризуют параметром S

З начения параметра S малы, поэтому такие световоды находят ограниченное применение.

В однополяризованных световодах с линейным двулучепреломлением разность постоянных распространения двух поляризаций моды НЕ11 можно увеличить либо изменением формы поперечно­го сечения сердечника (оболочки), либо созданием анизотропно­го индуцированного механического напряжения в поперечном се­чении. Тогда первое двулучепреломление называют геометричес­ким, а второе — индуцированным.

Поляризационные свойства световодов с двулучепреломлением характеризуются коэффициентом модового двулучепреломления и длиной биений

где x и y – постоянные распространения двух мод различных поляризаций; В – длина волны в световоде. Для сохранения поляризации необходимо, чтобы <с, где с — пространствен­ный период случайных возмущений вдоль световода, обычно составляющий несколько сантиметров.

Одномодовые световоды с круговой поляризацией получают при скручивании аксиально-симметричных световодов, при этом возникает различие постоянных распространения мод НЕ11 с кру­говой поляризацией по часовой

Световоды для устройств интегральной оптики. представляют собой слой постоянной толщины с диэлектрической проницаемостью Е0 нанесенный на подложку из диэлектрика с Е1, причем Е0>Е1 и Е2. Если угол между нормалью к поверхности пленки и направлением распространения луча света θ больше критического угла падения для верхней и нижней границ раздела, то световая волна в пленке, испытывая полное внутреннее отражение, будет распространяться по зигзагообразному пути и может быть названа зигзагообразной волной. Постоянная распространения волноводной моды , где n*- эффективный показатель преломления волноводной моды.

Значения угла θ соответствуют набору углов, удовлетворяющих самосогласованному распространению поля в волноводе, при котором поддерживается распространение волноводной моды.

О бласти существования волноводных мод для идеального плоского волновода характеризуются диаграммой ω-β. На частоте отсечки постоянные распространения мод принимают значения, лежащие на верхней границе n1k. При увеличении частоты ω (или толщины волновода) величина β возрастает и достигает нижней границы n0k. Дискретный спектр волновода дополняется непрерывным спектром излучательных мод.

Число волноводных мод определяется как: