Электрооптическое коммутирующее устройство

 

ОП ИСАН изоьеетения

Веселеем л

;.т=- тнс,- т ° .g свана 61яотеяа М ЗА 3

ИЕ (») 527973

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДИИЛЬСТВУ ь (6!) Дополнительное к авт. свид-ву— (51) М. Кл, Я

6т 02 Г 1/31 (22) Заявлено01.10.75 (21) 2179658/25 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Государственный комитет

Совата Мнннстраа СССР оо делам изобретений н открытнй (43) Опубликовано25.07,773юллетень №27 (53) УДК 535.511 (088,8) (45) Дата опубликования описания 31.08.77 (72) Авторы изобретения

М. П. Петров и А. С. Пикалев (71) Заявитель

Ордена Ленина физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе (54) ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКОЕ КОММУТИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к интегральной оптике, в частности к устройствам коммутации светового луча. Оно может быть использовано в оптических вычислительных машинах и технике оптической волоконной свя- 5 зи, где требуется большое быстродействие и высокая коммутирующая способность.

Известно оптическое коммутирующее устройство, содержащее тонкий слой электрооптического кристалла с электродами, вы- 10 полненными в виде нескольких параллельных рядов проводящих полосок, длина и период расположения которых определяют период фаэовой дифракционной решетки, на которой происходит дифракция света (1) . 1а

Эффективность такой дифракционной решетки даже при расположении ее под углом Врэгга к падающему световому пучку относительно невелика из-эа малой длины взаимодействия света с участком средь, имеющим изменен- 20 ный коэффициент преломления.

Прототипом предложенного электрооптического коммутирующего устройства является электрооптическая переменная фазовая дифракционная решетка, предназначен- 25 ная для модуляции оптического излучвния (21 . Эта решетка - пленочный модулятор — представляет собой сформированный на поверхности электрооптического кристалла тонкопленочный оптический волновод с нанесенными на его поверхность гребенчатыми электродами, зубья которых расположены вдоль направления распространения света. При приложении электрического напряжения к гребенчатым электродам вектор напряженности электрического поля меняет свое направление в соседних парах зубьев. В соответствии с изменениями направления вектора напряженности электрического поля изменяется и показатель преломления кристалла. Таким образом, в волноводе формируется объемная фазовая дифракционная решетка с глубиной модуляции показателя преломления, пропорциональ ной приложенному напряжению. Свет, распространяющийся в волноводе, проходя через дифракционную решетку, дифрагирует, причем интенсивность отклоненного пучка модулируется в соответствии с изменениями электрического напряжения. При некотором электрическом напряжении падающее ва устройство излучение дифрагирувт, со

100%-.ной эффективностью - происходит. переключение света из одного углового положения в другое. 5

Наряду с несомненными преимущест вами (наиболее важным из которых является малое управляющее напряжение опи=. санное устройство имеет су цественный не- достаток: луч света может отклоняться толь 1О

«о в два угловых положения.

Цель изобретения — увеличение числа угловых положений коммутируемого луча света.

Поставленная цель достигается тем, что нанесенные на поверхность волновода гребенчатые электроды расположены последовательно, причем угол между зубьями соседних электродов равен удвоенному углу дифракции Брэгга.

На чертеже показано предлагаемое устройство, коммутирующее луч света по yr ловому положению.

Устройство состоит из подложки 1, оптическего тонкопленочного волновода 2, выполненного из электрооптнческого материала, например из L< НЬ 0> и нанесенных на поверхность волновода гребенчатых электродов 3. Зубья двух соседннх гребенчатых электродов повернуты друг относительно друга на угол, равный удвоенному углу дифракции Брэгга 9 определяемый соотношением:

2 йп e= о

П эз где Д вЂ” период гребенчатых электродов;

Я„- длина волны коммутируемого оптического излучения в воздухе; 40

И - показатель прелокжения материала волновода.

Работа устройства заключается в следующем.

Коммутируемый луч света, распростра- 45 няющийся в волноводе,падает под углом ьрэгга 8 на дифракционную решетку, сформированную первым гребенчатым электродом устройства. В зависимости от того, приложено или не приложено электры 5р ческое напряжение к электроду„луч света либо отклоняется на угол 2 9, либо рас«

4 иространяется без изменения направления. ПосколЬку зубья соседних гребенчатых электродов повернуты на угол 2 9, то дифрагированный на первой дифракционной решетке луч света падает на дифракционнную решетку, сформированную следующим гребенчатым электродом, также под углом

Брэгга 9 . Остальные электроды устройства: работают подобным образом. После любого гребенчатого электрода число возможных угловых приложений луча увеличивается .на единицу. Вся последовательность из К электродов отклоняет луч в К = К + 1 угловых положений. предлагаемое электрооптическое комму тирующее устройство, сохраняя быстродействие, свойственное прототипу (достигающее частот несколько гигагерц), позволяет переключать луч света в И =К+1 yr ловых положений. При достигнутом уровне техники фотолитографии, максимальный шаг отклонения луча света устройством достио гает около 2 в воздухе для Яо=0,6 мкм.

Следует заметить, что при нанесении на поверхность волновода гребенчатых электродов с различными периодами с возможно построение коммутирующего устройства с заданным законом коммутации. Малые размеры, технологичность изготовления и малые напряжения (5-20 В), управляющие работой устройства, составляют преимущества устройства.

Формула изобретения

Электрооптическое коммутирующее устройство, содержащее тонкопленочный оптический волновод с нанесенными на его поверхность электродами гребенчатого типа, отличающееся тем, что, с целью увеличения числа угловых положений коммутируемого луча света, нанесенные на поверхность волновода гребенчатые электроды расположены последовательно, причем угол между зубьями соседних электродов равен удвоенному углу дифракции Брэгга.

Источники информации, принятые во вни мание при экспертие:

1. Патент Франции 14 2103124, . кл. (у 02 7 1/00, 12.05.72.

2. Патент США М 3813142, кл. 350".

96, 2 8.05.74.

527973, Составитель Н. Решетников

Редактор Т. Орловская Техред M. Левицкая Корректор С. Патрушева

Заказ 2585/46 Тираж 628 Подписное

ННИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патен . r. Ужгород, ул. Проектная, 4