- •Кафедра физики Кубанского государственного
- •Доктор физико - математических наук Кубанского
- •В.В. Фомин
- •Введение
- •1. Способы осуществления электростимулированной миграции ионов
- •2. Физические процессы, лежащие в основе электростимулированной миграции ионов
- •3. Анализ профиля поперечного сечения волноводов, изготовленных методом электростимулированной миграции ионов
- •Причем это соответствие устанавливается формулой
- •4. Изготовление интегрально-оптических волноводов электростимулированной миграцией ионов
- •4.1. Принципиальная схема установки для проведения электростимулированной миграции ионов
- •4.2. Изготовление интегрально-оптических волноводов электростимулированной миграцией ионов серебра
- •4.3. Исследование влияния стимулирующего напряжения и ширины отверстия в маске на форму и геометрические размеры поперечного сечения формируемых волноводов
- •4.4. Исследование влияния стимулирующего напряжения и ширины отверстия в маске на оптические параметры волноводов
- •4.5. Исследование интегрально-оптических волноводов, полученных электростимулированной миграцией ионов из расплава нитрата калия
- •4.6. Изготовление и исследование заглубленных и двухканальных интегрально-оптических волноводов
- •5. Изготовление интегрально-оптических микролинз и исследование их свойств
- •5.1. Изготовление микролинз электростимулированной миграцией ионов из расплава соли
- •5.2. Изготовление микролинз электростимулированной миграцией ионов из расплава соли
- •5.3. Изготовление и исследование интегральных
- •5.4. Формирование рассеивающих, цилиндрических
- •6. Изготовление матриц микролинз
- •7. Разработка и исследование матриц микролинз с плотной упаковкой
- •7.1. Расчет формы интегральных микролинз в матрицах, получаемых методом электростимулированной миграции ионов в стеклах
- •7.2. Изготовление матриц микролинз с плотной
- •7.3. Разработка и исследование матриц интегральных микролинз для датчика волнового фронта Шака-Гартмана
- •8. Создание и исследование Многоканального микролинзового интегрально-оптического ответвителя излучения
- •Заключение
- •Библиографические ссылки
5. Изготовление интегрально-оптических микролинз и исследование их свойств
С развитием интегральной оптики и волоконно-оптических линий связи возникла необходимость в создании устройств, осуществляющих эффективное соединение отдельных волокон и волноводов как друг с другом, так и с источниками и приемниками оптического излучения.
В настоящее время наиболее распространенным является торцевое соединение, обеспечивающее минимальные потери в месте соединения. Оптические потери, вносимые соединителем, можно разделить на внутренние (обусловленные материалом и геометрией оптических волноводов) и внешние (обусловленные неточной боковой, угловой и осевой юстировкой оптических волноводов, а также качеством поверхности их торцов). Если внутренние потери могут быть уменьшены за счет тщательной полировки торцов, равенства числовых апертур, размеров и формы стыкуемых оптических волокон и волноводов, то внешние потери могут быть уменьшены за счет точной юстировки стыкуемых элементов.
Для эффективного соединения оптических волокон используются разъемы с миниатюрными линзами, позволяющими получить эффективное соединение волокон, имеющих различные диаметры световедущей жилы и различные апертуры [73–76].
Оптические разъемы с микролинзами, позволяющими расширять и коллимировать выходной пучок волокна, малочувствительны к боковому смещению и осевому зазору, однако угловое рассогласование приводит к росту потерь в разъеме. Благодаря расширению пучка, осуществляемому с помощью микролинзы, разъемы такого рода оказываются также менее чувствительными к пыли.
Расширение и коллимирование оптического излучения в волоконных разъемах может осуществляться также при помощи интегральных микролинз. Интегральные микролинзы имеют плосковыпуклую форму, причем плоская сторона линзы совпадает с поверхностью стеклянной подложки, а выпуклая часть линзы обращена внутрь стекла. Преимущество таких линз заключается в том, что вариациями процесса диффузии, маскирующих покрытий и самого диффузанта можно получать линзы с различными радиусами кривизны и показателями преломления. Кроме того, наличие плоских поверхностей позволяет приводить их в непосредственный контакт со стыкуемыми источниками оптического излучения, волокнами, волноводами и т.д.
Интегральные микролинзы могут быть использованы также для оптического согласования источников излучения, имеющих протяженную форму, с оптическими волокнами или волноводами, имеющими круглую форму поперечного сечения.
Интегральные микролинзы могут быть получены в стеклах с помощью электростимулированной миграции ионов Ag+ , K+, Rb+, Tl+ и т.д. В зависимости от способа приложения электрического поля возможно получение микролинз с различными параметрами: диаметром линзы, фокусным расстоянием, числовой апертурой и диаметром фокального пятна.
При изготовлении интегральных микролинз применялись два способа миграции ионов, стимулированной электрическим полем:
Миграция ионов из расплава в отсутствие маскирующего покрытия, протекающая в направлении игольчатого катода, расположенного на верхней стороне подложки [77].
Миграция ионов из расплава сквозь окно в маскирующем покрытии на нижней стороне подложки, когда катодом является металлическая пленка, нанесенная практически на всю верхнюю сторону [78].
Первый способ изготовления микролинз более прост, так как позволяет исключить операции вакуумного напыления и фотолитографии и в то же время дает хорошие результаты при изготовлении одиночных микролинз или планарных линз, наподобие линз Люнеберга.
Второй способ более трудоемок, однако позволяет получать линзы с идеальной полусферической формой, а также линейки и матрицы линз с высокой точностью их расположения.