Сети и системы связи

В приближенный скалярный метод распространения луча, основанный на методе конечных элементов, введено с качестве граничного условия совершенное согласование слоев для среды с произвольной анизотропией. Методика основана на методе конечных элементов для трехмерных анизотропных оптических волноводов с недиагональными элементами в тензоре диэл. проницаемости. Для случая широкоугольного распространения луча используется оператор аппроксимации Паде. Представлены результаты расчетов для случая распространения гауссовского луча в свободном пространстве и возбуждения гауссовского луча в трехмерном анизотропном оптическом волноводе.

Рассмотрены структурные характеристики TIPE волноводов с применением рентгеновской дифрактометрии и моделирования кривых дифракционного отражения. Установлено, что присутствие титана существенно замедляет подвижность протонов в TIPE структурах. Профили деформации кристаллической решетки не являются суперпозицией профилей деформации H:LiNbO[3] и Ti:LiNbO[3]. В области высоких концентраций водорода в TIPE структурах происходит образование новых кристаллических фаз.

Теоретически исследовано распространение света в волноводах на фотонных кристаллах, работающих выше светового конуса. Были рассмотрены системы типа воздушной мембраны, кремния на изоляторе и слабоограниченные системы на подложках из GaAs с единичными линейными дефектами в 3-угольных решетках отверстий. Предсказанные ослабления света во всей спектральной области фотонной запрещенной зоны составляют 10-30 дБ/100 мкм.

С помощью метода конечных разностей во временной области (FDTD) смоделированы характеристики распространения полей в планарном волноводе, синхронных волноводах и волноводе с S-образным изгибом. Получены распределенные графики интенсивностей поля для моделируемых волноводов. Из этих графиков получены длины областей связи. Проведено сравнение полученных результатов с данными моделирования с применением метода распространения луча. Установлено, что точность FDTD метода выше. Как для простых, так и для сложных волноводных структур.

На основе станд. метода связанных волн (МСВ) разработана мат. модель рассеяния света при его распространении по планарному волноводу с шероховатыми поверхностями. Исследована связь волноводных мод планарного оптического волновода с модами излучения. Установлено, что в рамках МСВ взаимодействие указанных мод описывается системой 2-х уравнений в частных производных. Получено общее решение данных уравнений.

Продемонстрированы бензоциклобутановые ребристые оптические волноводы с нулевым двулучепреломлением, а также волноводы с низким двулучепреломлением в широком диапазоне температур. Эксперим. результаты хорошо согласуются с теор. расчетами, которые принимали в расчет двулучепреломление вызванное мех. напряжением. Приведены результаты измерения показателей преломления для бензоциклобутановых пленок различной толщины.

Предлагается метод отжига оптического волновода, включая оптические волокна или волноводную структуру большого диаметра, в которых имеются наведенные вдоль некоторого участка длины разности показателей преломления. Отжиг ухудшает такие разности во времени, что вызывает дрейф длины волны отраженного света, когда широкополосное оптическое излучение вводится в волновод. По результатам эксперим. исследований выведена формула ухудшения характеристик дифракционной решетки со временем и под воздействием температуры. 5 ил.

Разработан точный систематический матричный метод для полно векторного анализа собственных мод многослойных планарных анизотропных оптических волноводов с потерями. С помощью предложенного метода определены комплексные постоянные распространения и распределения модового поля распространяющихся мод в планарных волноводах с произвольным конечным числом слоев, выполненных из произвольно ориентированной анизотропной среды. Продемонстрирована связь мод и явление преобразования в плоском биаксиальном волноводе. Предложена схема маркировки мод.

Самозаписанные с помощью света полимерные оптические волноводы были изготовлены в смеси светоотверждаемых полимеров с помощью одномодового оптического волокна. Для реализации прямой сердцевины волновода пред формированием сердцевины было осуществлена предварительная обработка УФ излучением. Было реализовано одномодовое распространение лазерного излучения на 1300 нм длине волны при соотв. управлении соотношением полимеров в смеси. На основе данной технологии продемонстрировано оптическое межсоединение между 2-мя одномодовыми оптическими волокнами.

Представлены результаты исследования характеристик одномодового распространения и влияния переходных процессов в используемых на практике планарных волноводах с квадратной и прямоугольной сердцевиной с учетом того, что оболочка граничит с сердцевиной в одном поперечном направлении, и не граничит в другом. Определены условия длины волны отсечки для основной моды, когда показатель преломления оболочки асимметричен и состоит из ступенчатых, неоднородных областей.

Детально теоретически и экспериментально изучены прямые волноводы с дефектами в пластинках 2-мерных фотонных кристаллов на основе AlGaAs с воздушными мостиками. Свойства распространения света в таких системах исследованы путем измерений спектров пропускания в области 850-1100 нм и регистрации оптич. пучка вдоль волновода с помощью оптоэлектронной ИК-камеры. Методом конечных разностей во временных представлениях выполнено 3-мерное моделирование структуры фотонной запрещенной зоны и спектров пропускания пластинки. Т. А. Ш..

Рассмотрены формулировка и реализация метода интегрального уравнения при расчете характеристик собственных и несобственных мод трехмерных слабонаправляющих неоднородных оптических волноводов. Исследовано поведение дисперсионных кривых мод диффузионных канальных волноводов в окрестности критических условий при наличии поглощения в средах и получены оценки точности восстановления профиля диэлектрической проницаемости канального волновода по дальнему полю излучения основной моды. Библ. 19.

Описано несколько подходов к изготовлению интегрированных компонент на полимерных волноводах (волноводы, S-изгибы, делители). Изготовление одного из типов волноводов использует создание с помощью лазера микрорисунка из маленьких канавок в (полиметилметакрилатных) РММА подложках, которые затем наполняются материалом с согласованным показателем преломления. Изготовление др. типа волноводов реализуется путем локальной физ. модификации РММА с использованием процесса прямой лазерной записи. Исследованы передаточные характеристики волноводов на длинах волн оптических систем связи (1520-1620 нм).

Дано численное описание нового типа фотонно-кристаллич. волновода, состоящего из нескольких рядов периодически расположенных диэлектрич. цилиндров. В таком наностолбчатом фотонно-кристаллич. волноводе ограничение света происходит вследствие полного внутреннего отражения. Число мод волновода равно числу рядов цилиндров. Предложены сверхкороткие направленные ответвители на основе указанных волноводов.

Разработана иерархическая мат. формулировка теории для эффективного определения спектра зеркального отражения двумерных структурированных планарных волноводов. Теория основана на аппроксимации функции Грина, когда поля упругости суммируются очень слабо с изменением толщины структурированной части волновода. Периодические диэл. структуры м. б. эффективно использованы для модификации и управления оптическими свойствами основных устройств, выполненных из диэлектрика большого размера на частоте, далеко удаленной от характеристик любых электронных резонансов. Приведен пример использования данной теории при исследовании узкополосных режекторных фильтров, характеристики которых не зависят от изменения состояния поляризации.

Получено 2-мерное модовое решение для одиночных планарных волноводов, а также систем смежных волноводов. Показано, что для достижения субдлиноволновых шагов требуется геометрия типа металл-диэлектрик-металл с высокими факторами ограничения и меньшим пространственным размером, чем для обычных структур типа диэлектрик-металл-диэлектрик. Обсуждено необходимое согласование между распространением и ограничением для поверхностных плазмонов. Библ. 24.