3.3. Планарлық симметриялық оптикалық толқынжүргізгіштің конструкциясы

Планарлы симметриялы оптикалық толқынжүргізгіш (ПОВ) диэлектриктің жұқа қабатын береді, оның қалыңдығы d = (2...5)λ.

АПП-сы nc-ға тең толқынжүргізгішті қабат 3.4-суретте көрсетілген. Жоғарғы жағы да, асты да АПП-сы n0 > nc-ға тең диэлектрикпен шектелген.

3.4-сурет. Планарлы толқынжүргізгіш

3.5-сурет. Планарлы толқынжүргізгіштегі ПВО шарты

3.5-суретте ПОВ планарлы оптикалық толқынжүргізгіш көрсетілген, яғни ZOY координаталардың параллельді үшөлшемді декарттық жүйесі және толқынжүргізгіштік қабаттағы ПВО шарты. 3.5-суретке сәйкес, жарық зигзаг тәрізді траектория бойынша А,В,С нүктелерінде ПВО-ны сезе таралады.

3.4. Гаусс-Хенхен эффектісі

1947 жылы Гаусс және Хенхен 3.5-суретте көрсетілгендей ПВО толқындар А,В,С нүктелерінде емес, АПП = n0 қабатында орналасқан кеңістіктің кейбір аймақтарында болатынын енгізген және ол 3.6-суретте көрсетілген.

Толқынның ену тереңдігі h =λ, бұл жердегі λ – көрсетілген қабаттың толқын ұзындығы.

3.7-суретте электромагнитті толқында жарықтың шағылысу процесіндегі E,H,V вектоларының сәйкес орналасу варианттарының бірі көрсетілген.

Н өрісіндегі магнитті компоненттің кернеулік векторына суреттегі жазықтық ие, ол толқынның фазалық жылдамдық V векторына және Е векторына ортогональді болып келеді. Е векторы жазықтыққа сызықты поляризацияланған, суреттің ортогональді хазықтығы.

3.7-суретке сәйкес толқын оптикалық сәулеленудің ТЕ-мода атауына ие. ТМ-мода мағынасын 3.8-сурет анықтайды. ТЕ және ТМ-млдалар жағдайында E,H,V векторларының өзара орналасуы оң винт заңына бағынады.

Егер, толқын раекториясының ұзындығы жоғары қабатта ПОВ 3.6-суреттегідей l –ге тең болса, А нүктесінің маңайында толқын фазасы кеңістіктік компонентаның мынадай мәніне айналады:

Егер толқынжүргізгіштік қабатта таралатын толқынның Е векторы 3.7-суреттегі жазықтыққа ортогональді поляризацияланса (ТЕ-мода), δА кеңістіктік компонентаның айналуын мына формуламен есептеуге болады:

Егер Е векторы 3.8-суретте көрсетілгендей жазықтыққа поляризацияланған болса, онда:

Бұл жердегі φm - φ2 > φпр бұрышындағы кванттық мән, ол 3.3в суретінде көрсетілген.

3.5. Планарлы толқынжүргізгіш үшін көлденең резонанс шарты

Оптикалық толқынжүргізгіштер бойынша сәулелер емес, жарықтық шоқшалар таралады. 3.9-суретте ПВО режиміндегі осы шоқшалардың біреуінің екі еселік шағылу механизмі көрсетілген.

3.9-суретте 1-толқын D нүктесінде және 2-толқын шағылыспай тұрып бір фазада болады, себебі олар бір АМ толқындық фронтқа жатады.

DC траекториясы бойынша таралу кезінде 1-толқын фазаның кеңістіктік компонентасының өсуін алады:

2-толқын АВС траекториясы бойынша тарала отыра, фазаның өсуін алады:

Бұл жердегі δА = δB = δ және олар поляризациядан тәуелді 3.5,3.6-формулалар арқылы анықталады.

Фазалардың кеңістіктік компоненттерінің айырымы :

Орнатылған режимде толқынжүргізгіштер бойынша жарықтың таралуы 1 және 2-толқындарды С нүктесінде интерференциялайды.

С нүктесінде 1 және 2-толқындардың өшпеу шарты мынадай түрге ие:

DC, AB, BC-ны толқынжүргізгіштік қабаттағы d қалыңдығы арқылы беріп және қарапайым тригонометриялық түрлендіру жасап, планарлы толқынжүргізгіш үшін көлденең резонанстың шартын аламыз:

бұл жердегі m = 0, 1, 2, 3, ...

fim бұрышы m индекске ие, себебі ол 3.11-формулаға сәйкес квантталған.

Планарлық толқынжүргізгіштер байланыстың заманауи оптикалық тракттарында кеңінен қолданылады. Олар шалаөткізгішті оптикалық генераторлардың, жарық модуляторларының, оптикалық ауыстырып-қосқыштардың компоненттері болып табылады.