Интегрально-оптический модулятор
Фазовый
Амплитудный
Интегрально-оптический модулятор
Пример: LiNbO3 Z срез
TM поляризация
nTM 12 ne3r33 Ez ,
TE polarization
nTE 12 n03r13 Ez ,
Интегрально-оптический модулятор
Пример: LiNbO Z срез
TM поляризация
A A A , |
|
|
|
|
A 1 A ei nL , |
|
A 1 |
A ei (n n)L , |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
out |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
1 |
2 |
0 |
|
|
|
|
|
|
2 |
2 |
0 |
|
||||||
A 1 |
A ei nL (1 ei nL ), |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
out |
2 |
|
0 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
I |
|
|
|
|
A |
|
|
2 |
|
I |
0 |
|
(1 ei nL ) |
|
I |
0 |
cos2 |
( nL / 2), |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
out |
|
|
|
|
out |
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
I |
|
I |
|
cos2 ( |
|
nL) I |
|
cos2 |
( |
|
( |
1 n3r |
V )L), |
|
||||||||||||||||||
|
|
|
out |
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
0 |
33 |
d |
|
|
|
( 1 n3r |
|
V |
)L / 2, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
2 |
|
e 33 |
|
|
d |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
V |
|
|
d |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
n3r L |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
e |
33 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Интегрально-оптический модулятор
Пример: LiNbO3 |
Z срез |
|
cos |
2 |
( |
|
nL) I0 cos |
2 |
( |
|
( |
1 |
3 |
V |
)L), |
|
|
|
|
Iout I0 |
|
|
|
|
2 |
n0 33 |
d |
||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Линейный участок
Удвоение частоты
Харакеристики |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Imax Imin |
|
|
|
|
||||
• Глубина модуляции (коэффициент экстинкции) |
, |
|
100%, |
Imin 0 |
|||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||
• Полуволновое напряжение V |
|
|
|
|
|
|
|
Iout |
|
|
|
Imax |
|
|
|||||||||||||
• Оптичекие потери (дБ): IL(dB) 10 log( |
), |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
• Полоса частот: определяется R и C |
|
|
|
|
Iin |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
Wd |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
P fW |
f |
1 |
E |
2 |
( )dV |
, |
|
C |
A |
|
L |
|
C ~ 0.4pF |
|
|
||||||||||||
e |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
d |
|
d |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
1 |
|
|
|
|
dWd |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
2 |
|
|
|
|
2 |
|
|
P/ f ~ 2мкВт/МГц |
|
|
|
||||||||||||||||
W 2 E |
|
( )dV |
|
|
|
( |
|
) |
, |
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
2L |
n3r |
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
33 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Интегрально-оптический модулятор
Standing waves for impedance mismatching:
|
A |
|
B |
Vg(t) |
Vi |
Z0 |
VL ZL |
|
|
l |
|
|
z = - l |
|
z = 0 |
|V(z)|
+ n
- |
-3 /4 |
- /2 |
- /4 |
- n
|
- |
|
Z |
L - |
Z |
0 |
||
|
V0 |
= |
||||||
+ |
|
|
|
|||||
ZL + Z0 |
||||||||
|
V0 |
|
||||||
Стоячая волна
n(z) 12 n03r33 Ez (z),
n(z)
0
Интегрально-оптический модулятор
Электроды бегущей волны (копланарная линия):
Минимизация полуволнового напряжения
Согласование входного импеданса (волнового сопротивления)
Минимизация радиочастотных потерь
|
Согласование скорости распространения света и СВЧ волны |
1 |
|
|
c |
|
|
C |
|
|
z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
eff |
||||||
|
|
|
|
|
|
L |
Коэффициент передачи (дБ)
Интегрально-оптический модулятор
Модулятор поляризации
|
|
0 |
r |
r |
|
|
|
|
|
|
|
1 3 |
|
|
|
||
|
|
22 |
13 |
|
|
nx 2 n0 r22 Ey , |
|||||||||||
|
|
0 |
r22 |
r13 |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
0 |
|
n |
|
|
1 n3r E |
|
, |
|
||||||
0 |
|
0 |
0 |
r |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
0 |
r51 |
33 |
E2 |
|
|
y |
|
|
2 0 22 |
y |
|
|
||||
|
|
0 |
|
0 |
|
|
|
|
d |
|
0 |
|
|||||
|
|
r |
0 |
0 |
|
|
V |
|
E |
, |
|||||||
|
|
3 |
|||||||||||||||
|
|
51 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
2L n0 r33 |
||||||
|
|
r |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
22 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A ,in |
A0 |
sin , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A |
A |
sin exp(i n |
L) A sin exp(i L(n |
|
|
|
1 n3r |
E |
|
), |
||||
,out |
0 |
x |
|
0 |
0 |
|
|
2 0 |
22 |
|
|
y |
|
|
Ay,in |
A0 |
cos , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A |
A |
cos exp(i n |
|
L) A cos exp(i L(n |
|
1 n |
3r |
|
E |
|
), |
|||
y,out |
0 |
y |
0 |
|
0 |
|
2 0 22 |
|
|
y |
|
|||
W 
x
y
Ax
Ay Управляемая разность фаз:
Ln03r22 Ey Ln03r22Vy /W ,
|
Ax |
|
|
Ax |
= /2, |
|
|
|
|||
|
|||
|
|
||
Ay |
|
Ay |
|
Ax |
= , |
Ax |
|
|
|
||
|
|
|
|
Ay |
Ay |
|
|
|
|
Жидкие кристаллы
Есть ориентационный порядок, но нет позиционного
Twisted neumatic – изменение ориентации за счет внешних сил (например, насечек на стекле)
Жидкие кристаллы
Акустооптические устройства
• Условия Брэгга:
|
|
2 |
2 |
sin |
2 |
, |
||
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|||
n(x) n |
n |
cos( t |
2 |
x), |
|
|||
|
|
|||||||
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
R n2 Is , |
|
|
|
|||||
n Is2 , |
|
|
|
|||||