Интегрально-оптический матричный делитель излучения

Полезная модель относится к интегральной оптике, а именно к делителям оптического излучения.

Интегрально-оптический матричный делитель излучения содержит четыре группы канальных волноводов 1, расположенных по периметру подложки 2. На торце каждого из канальных волноводов имеется закругленная область 3. Матрица интегрально-оптических микролинз 4, сформирована таким образом, что центр каждой микролинзы расположен на пересечении продолжений продольных осей волноводов, взятых попарно с параллельных сторон подложки.

Такой интегрально-оптический матричный делитель обеспечивает одновременное пространственное распределение оптического сигнала от большого числа независимых каналов, позволяя передавать в них оптические сигналы на различных длинах волн, что дает возможность использовать его в системах WDM и при построении параллельных оптических вычислительных процессоров матричного типа. 1 з.п. формулы. 2 ил.

Полезная модель относится к интегральной оптике, а именно к делителям оптического излучения.

Известно интегрально-оптическое устройство ввода-вывода оптического излучения в канальный волновод (пат. РФ 2207604, МПК (7) G02B 6/122. Устройство ввода-вывода оптического излучения в канальный волновод (И.В.Внуковская, В.А.Никитин, Н.А.Яковенко (Россия). 2002120005/28, заявл. 22.07.2002; опубл. 27.06.2003, Бюл. 18, приоритет 22.07.2002; УДК 535.327), представляющее собой канальный волновод, сформированный в стеклянной подложке, на выходном торце которого расположена область, имеющая закругленную форму, у границы с поверхностью которой осуществляется ввод или вывод оптического излучения.

Часть оптического излучения, распространяющегося в волноводе, испытывая полное внутреннее отражение на границе закругления, выходит на поверхность подложки. Другая часть излучения, распространяющегося в волноводе и не испытывающая полного внутреннего отражения на закруглении, распространяется вдоль поверхности подложки. Чем больше разность показателей преломления подложки и закругленной части волновода, тем большая часть излучения будет выводиться из волновода.

К недостаткам описанного устройства относится то, что вывод излучения производится в одной точке и использовать его как делитель излучения нельзя.

Наиболее близким аналогом является интегрально-оптический делитель излучения (пат. РФ 2338224, МПК(2006.01) G02B 6/122. Интегрально-оптический делитель излучения (А.В.Никитин, В.А.Никитин, Н.А.Яковенко (Россия). 2006141111/28, заявл. 20.11.06; опубл. 10.11.08, Бюл. 31)), представляющий собой канальный волновод, сформированный в подложке, на выходном торце которого расположена область, имеющая закругленную форму и несколько интегрально-оптических микролинз, расположенных в одну линию, соосно с канальным волноводом, на границе с подложкой которых осуществляется деление оптического излучения.

Часть оптического излучения, распространяющегося в канальном волноводе, испытывает полное внутреннее отражение на границе закругления и выходит на поверхность подложки. Другая часть излучения распространяется вдоль оси канального волновода и проходит через последовательно и соосно-расположенные микролинзы. Часть оптического излучения за счет полного внутреннего отражения на границе микролинзы, выходит на поверхность подложки, благодаря чему достигается пространственное разделение оптического излучения, направленного вдоль оси соосно-расположенных микролинз. Чем больше разность показателей преломления микролинзы и подложки, тем большая доля излучения выводится из подложки. Таким образом, достигается не только пространственное разделение оптического излучения по строке или столбцу матрицы, но и его деление по интенсивности.

К недостаткам прототипа относятся его ограниченные функциональные возможности, не позволяющие применять его в многоканальных системах обработки и передачи данных, основанных на технологии Wavelength Division Multiplexing (WDM) и в параллельных оптических вычислительных машинах и комплексах.

Технической задачей изобретения является создание интегрально-оптического матричного делителя излучения, обеспечивающего одновременное пространственное разделение оптического излучения с одинаковыми или различными длинами волн для большого числа каналов.

Для достижения технического результата предлагается интегрально-оптический матричный делитель излучения, состоящий из матрицы интегрально-оптических микролинз и канальных волноводов, выполненных с возможностью распространения в них оптического излучения, вышедшего из закругленной области канального волновода. Канальные волноводы расположены по периметру подложки, а интегрально-оптические микролинзы расположены так, что центр каждой микролинзы расположен на пересечении продолжений продольных осей волноводов, взятых попарно с параллельных сторон подложки.

Существенным отличием от прототипа является матрица (m×n) интегрально-оптических микролинз, центры которых расположены в точках пересечения продолжений продольных осей канальных волноводов, взятых попарно с параллельных сторон подложки. Такое расположение микролинз позволяет осуществить одновременное деление оптического излучения большого числа каналов, в которых может распространяться излучение с различными длинами волн, и вывод его на поверхность подложки, что обеспечивает надежное и удобное сопряжение приемников оптического излучения и других компонентов интегральной микроэлектроники и фотоники.

Из существующего уровня техники неизвестны такие матричные делители оптического излучения. Следовательно, заявленное устройство удовлетворяет критерию новизна.

На фиг.1 изображен интегрально-оптический матричный делитель излучения; на фиг.2 - продольный срез подложки, канальных волноводов и интегральных микролинз, сформированных в подложке.

Интегрально-оптический матричный делитель излучения содержит четыре группы канальных волноводов 1, расположенных по периметру подложки 2. На торце каждого из канальных волноводов имеется закругленная область 3. Матрица интегрально-оптических микролинз 4, сформирована таким образом, что центр каждой микролинзы расположен на пересечении продолжений продольных осей волноводов, взятых попарно с параллельных сторон подложки.

Благодаря такому расположению интегрально-оптических микролинз 4, часть оптического излучения, вышедшего из закругленной области 3 канальных волноводов 1 будет выведена на поверхность подложки 2, с помощью интегрально-оптических микролинз 4, а часть излучения попадет в противоположный соосно-расположенный канальный волновод 1, как это представлено на фиг.2.

Такой интегрально-оптический матричный делитель с одной стороны будет обеспечивать пространственное распределение излучения, а с другой стороны такое устройство можно использовать в качестве многоканального аттенюатора, коэффициент ослабления которого будет зависеть от количества интегрально-оптических микролинз, формирующих матрицу. Преимуществом данного заявляемого делителя от прототипа является, то, что он обеспечивает одновременное пространственное распределение оптического сигнала от большого числа независимых каналов, позволяя передавать в них оптические сигналы на различных длинах волн, что дает возможность активно использовать данный делитель в системах WDM и при построении параллельных оптических вычислительных процессоров матричного типа.

Интегрально-оптический матричный делитель излучения изготавливался в стеклянной подложке 2 методом электростимулированной миграции ионов из расплава соли AgNO₃ и NaNO₃ , взятых в соотношении 1:1 (моль) через алюминиевый маскирующий слой толщиной 0,3 мкм, в котором фотолитографией сформированы отверстия для получения канальных волноводов 1 с закругленной областью 3, расположенных по периметру подложки 2, и матрицы интегрально-оптических микролинз 4, расположенных так, что центр каждой микролинзы лежит на пересечении продолжений продольных осей канальных волноводов 1, взятых попарно с параллельных сторон подложки 2. Температура расплава составляла 380°С, стимулирующее напряжение - 20 В, время протекания процесса - 15 мин.

Интегрально-оптический матричный делитель излучения, состоящий из интегрально-оптических микролинз и канальных волноводов, выполненных с возможностью распространения в них оптического излучения, вышедшего из закругленной области канального волновода, расположенных в подложке, отличающийся тем, что канальные волноводы расположены по периметру подложки, а интегрально-оптические микролинзы в матрице расположены так, что центр каждой микролинзы находится на пересечении продолжений продольных осей волноводов, взятых попарно с параллельных сторон подложки.