第6章应用实例

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1、应用实例TIP波导开关BOA波导开关多模干涉滤波器波导调制器一、TIP波导开关TIP波导开关是一种集成光学器件，它利用光的全反射原理和半导体的载流子引起折射率变化效应制成。光的全反射效应当光从n2射到n1时，若n2(n2/n1)，光在界面发生反射，即称全反射。但光的能量在介质n1中的界面附近表面极薄一层仍有一层表面波，称为倏逝波。若n1极薄，则光波可能穿透n1而出射，这称之为光学隧道效应。n1n2θ未加电压时，介质Ⅱ与介质Ⅰ、Ⅲ折射率相同。加电压后由于半导体的的载流子引起折射率变化使n2

2、、Ⅱ界面透射至3出射。ⅠⅡⅢn1n2n31324加电压时n2n2/n3光从1耦合入后，在Ⅰ、Ⅱ界面全反射至2出射。通过电压的变化就可以控制光束的传播，从而实现光开关作用。n1n2n3ⅠⅡⅢ13242θ几点讨论1、由于光学隧道效应的存在，半导体层不能太薄,因此要计算L，d的尺寸以保证开关的性能。2、同样，θ的大小要根据n2的变化大小来确定。二、BOA光波导开关L2aa1243x2x1如上图所示波导1,2,3,4都为单模波导。中央波导的宽度为分支波导的两倍。光从1口耦合入波导，入射光为零阶单模光，在1中传播，至会合点后，由于波导宽度的变化，导致了多模的激发，产生了

3、一阶模。这样，在2a区域内存在零阶模和一阶模两个模式，两者之间存在传播常数差Δβ0=β00-β0两者在2a区域的右端相位差为若有电子注入，引起的等离子体色散效应会使波导的折射率发生变化，此时4干涉增强有输出，3干涉相消无输出。3干涉增强有输出，4干涉相消无输出。对于相位差由电光调制来实现控制。三、多模干涉滤波器混合波长的基模光在左端入射后,在W区域由于增大的场宽与基模不满足连续性条件，产生多模的激发。这些多模之间有相位差，会有干涉发生。选择合适的L使多模干涉区右端的上出口只能1.3um输出，而下出口只能1.55um输出这样，就实现了滤波功能。其原理于BOA开关有类似之处。1.3um,1.55u

4、m1.3um1.55umLW四、波导调制器波导相位调制器波导振幅调制器波导相位调制器电极电极波导波导振幅调制器电极电极电极VR波导A0A1A2A(t,l)光在第一个分支点被平均地分成两支，分别在两个波导内传播，受电场作用产生相位差，大小相同，方向相反。两者在第二个分支点汇合。得到的光强为Ne为晶体折射率，L是电极长度，G为两电极间距，г为考虑到电场、光场的不均匀性而引入的一个重叠因子，γ为晶体电光系数，V是加在晶体上的电压。