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