- •Цели преподавания дисциплины «Интегральная оптика»
- •Содержание практикума
- •Упражнение 1. Исследование дисперсионных характеристик плоского оптического волновода с постоянным показателем преломления волноведущего слоя.
- •Упражнение 2. Исследование дисперсионных характеристик плоского оптического волновода с профилем показателя преломления световедущей пленки изменяющимся по параболическому закону.
- •Упражнение 3. Исследование дисперсионных характеристик плоского оптического волновода с профилем показателя преломления световедущей пленки изменяющимся по закону 1/ch2(X).
- •Интерфейс программы:
- •2. Плоский трехслойный волновод с показателем преломления световедущей пленки, изменяющимся по параболическому закону.
- •3. Плоский трехслойный волновод с показателем преломления световедущей пленки, изменяющимся по закону 1/ch2(X).
- •4. Межмодовая дисперсия
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Упражнение 1. Метод бисекции (метод деления пополам).
- •Упражнение 2. Метод хорд.
- •Упражнение 3. Метод Ньютона (метод касательных).
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Упражнение 1. Расчет нормированных частот отсечек.
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Упражнение 1.1. Исследование поляризационных характеристик оптического вращателя плоскости поляризации при отсутствии первого и второго фазосдвигающих участков.
- •Упражнение 1.2. Исследование поляризационных характеристик оптического вращателя плоскости поляризации при наличии первого фазосдвигающего участка.
- •Упражнение 1.3. Исследование поляризационных характеристик линейного оптического вращателя плоскости поляризации.
- •Упражнение 2.1. Исследование различных типов преобразователей поляризации.
- •Упражнение 2.2. Исследование произвольного вращателя плоскости поляризации.
- •Пример выполнения упражнения 2.2
- •Описание работы с программой Интерфейс программы:
- •Упражнение 1 (1.1, 1.2, 1.3)
- •Основные элементы окна
- •Упражнение 2 (2.1, 2.2
- •Основные элементы окна
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •4. Алгоритм расчета дисперсионных характеристик плоского трехслойного оптического волновода
- •Упражнение 1. Расчет частот отсечек собственных волн плоского трехслойного оптического волновода
- •Упражнение 2. Расчет дисперсионных характеристик собственных волн плоского трехслойного оптического волновода
- •Контрольные вопросы
- •Литература
Федеральное агентство связи
ГОУ ВПО «Поволжская государственная академия телекоммуникаций и информатики»
Методическая разработка к лабораторному практикуму по дисциплине «Интегральная оптика» для студентов специальностей 071700 и 201100
Составил: к.ф.-м.н., доцент Осипов О.В.
Рецензент:
2005 Самара
Цели и задачи дисциплины «Интегральная оптика»
Цели преподавания дисциплины «Интегральная оптика»
1. Формирование у студентов физических и теоретических основ для понимания принципов работы базовых элементов интегральных оптических схем.
2. Формирование базовой подготовки студентов по интегральной оптике для решения производственных и исследовательских задач.
3. Овладение основами расчётов характеристик базовых элементов интегральных оптических схем, получение общих знаний по их применению.
Задачи изучения дисциплины «Интегральная оптика»
1. Приобретение студентами знаний о физических принципах работы интегральных оптических устройств различного назначения, созданных на базе планарных и полосковых оптических волноводов.
2. Приобретение студентами практических навыков вычисления характеристик базовых элементов интегральных оптических схем с использованием ПЭВМ.
Содержание практикума
1. Лабораторная работа №1. Электродинамический анализ плоских трехслойных оптических волноводов с непрерывно изменяющимся показателем преломления. 4
2. Лабораторная работа №2. Приближенный расчет корней трансцендентных уравнений в программе MathCad 16
3. Лабораторная работа №3. Расчет дисперсионных характеристик плоского трехслойного оптического волновода в программе MathCad 23
4. Лабораторная работа №4. Исследование интегрального электрооптического вращателя плоскости поляризации 29
5. Лабораторная работа №5. Электродинамический анализ собственных волн оптических волноводов 46
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1
Электродинамический анализ плоских трехслойных оптических волноводов с непрерывно изменяющимся показателем преломления
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Исследование дисперсионных характеристик и распределений электрических полей мод плоских трехслойных оптических волноводов с непрерывно изменяющимся показателем преломления
ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ:
№ |
Nf |
Nc |
Ns |
Порядок моды |
Тип поляризации |
1 |
4.0 |
1.0 |
1.0 |
0, 1, 2, 3 |
TE |
2 |
4.0 |
2.0 |
1.5 |
0, 1, 2, 3 |
TE |
3 |
4.0 |
1.5 |
2.0 |
0, 1, 2, 3 |
TE |
4 |
4.0 |
1.7 |
2.3 |
0, 1, 2, 3 |
TE |
5 |
4.0 |
2.2 |
1.0 |
0, 1, 2, 3 |
TE |
6 |
3.0 |
2.2 |
2.0 |
0, 1, 2, 3 |
TE |
В таблице Nf — показатель преломления в середине световедущей пленки; Nc — показатель преломления покровного слоя; Ns — показатель преломления подложки.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ:
Упражнение 1. Исследование дисперсионных характеристик плоского оптического волновода с постоянным показателем преломления волноведущего слоя.
Геометрия оптического волновода показана на рисунке 1.
Для выполнения упражнения выберите в выпадающем списке значение Без профиля.
1. Для указанных параметров геометрии задачи (см. таблицу) построить дисперсионные характеристики (зависимости ) для первых четырех типов собственных волн. Определить по графикам частоты отсечек данных мод и найти частотный диапазон одноволновости (интервалмежду частотами отсечек нулевой и первой мод).
2. Построить зависимость показателя преломления от поперечной координаты.
В отчете должны присутствовать четыре графика, отображающие дисперсионные характеристики для необходимых типов мод, значения частот отсечек и частотный интервал одноволнового режима.
Рисунок 1