Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
82
Добавлен:
21.03.2016
Размер:
5.22 Mб
Скачать

Теория связанных мод

 

 

 

 

 

 

 

Симметричная

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(U1 U2 ) exp[ikz (neff

n)]

 

U1

 

 

U2

Анти-симметричная

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(U1 U2 ) exp[ikz (neff

n)]

 

U1

 

 

U2 U2 exp(i )

Для равных амплитуд:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(U1 U2 ) exp[ikz (neff

)] (U1 U2 ) exp[ikz (neff )]

z = 0

z = π/2kΔn

z = π/kΔn

π/kΔn

 

Длина биений

 

2U1

2U exp(iπ/2Δn)

2U exp(iπ/Δn)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

2

Направленный ответвитель

 

 

Beating length π/kβ

 

Symmetric

 

Asymmetric waveguide

 

 

 

 

 

 

 

 

 

coupler

 

 

 

 

 

 

 

 

directional coupler

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Optical power

 

 

 

 

 

 

Optical power

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Propagation distance

 

 

Propagation distance

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3dB direction

 

 

 

 

 

 

 

 

coupler

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

WG 1

WG 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Cladding

10 log10 (0.5) ~ 3.0(dB)

Матричное представление

 

 

 

 

 

b1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b2

a2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

Linear

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a1

 

 

 

 

a1

 

 

 

 

 

device

 

 

 

 

b1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a2

 

 

 

In a linear, unidirectional

 

 

 

 

 

 

single-mode 4-port device,

 

 

 

 

 

 

the complex amplitude of input

 

 

Cascadability:

 

 

 

& output light is correlated by:

 

 

 

 

 

a1

 

 

 

k11

k12

b1

 

 

 

a Ktotalb

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

k

 

 

 

b

 

 

 

Ktotal KnKn 1...K1

 

 

 

 

2

 

 

 

 

21

 

22

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a Kb

a1

Linear

Linear

Linear

b1

 

a2

device 1

device 2

device n

b

 

 

 

 

 

2

Изгиб волновода

Потери на изгибе

 

утечка

 

 

neff x n(x)

1

2x

; x R

r

r1

r1

 

R

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

1 2

 

 

 

 

2 kn0

При критическом радиусе

 

 

 

нечетные

Граничные условия

Guided wave optics

Quantum mechanics

• Continuity of wave function

• Continuity of the first order derivative of wave function

Polarization dependent!

TE mode profile

Core

y

Cladding

 

 

x

 

z

 

Substrate

 

 

 

 

TE mode: Ez = 0, usually Ex >> Ey

TM mode: Hz = 0, usually Ey >> Ex

Ex amplitude

y

y

 

of TE mode

z

x

 

 

x

Discontinuity

 

of field due to

 

boundary

 

condition!

Концентрация поля в материале с низким показателем преломления

(Slot waveguide)

 

y

 

 

x

slot

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Cladding

Substrate

TE mode profile

Use low index material for:

Light emission

Light modulation

Plasmonic waveguiding

V. Almeida et al., “Guiding and

confining light in void nanostructure,” Opt. Lett. 29, 1209-1211 (2004).