常识集成光学集成光有源器件（147页）

liukai · 发表于 2023-9-22 09:38:10

　　* 声波在介质中传播时，使介质产生弹性形变，引起介质的密度呈疏密相间的交替分布，因此，介质的折射率也随着发生相应的周期性变化。这如同一个光学“相位光栅”，光栅常数等于声波长?s。当光波通过此介质时，会产生光的衍射。衍射光的强度、频率、方向等都随着超声场的变化而变化。声光晶体等价于一个相位光栅声光开关由电声换能器激励一束声波，在声波的作用下，晶体的折射率将沿声波的传输方向呈周期性变化，在介质中形成布拉格光栅，利用其对入射光的衍射效应实现开关功能。开关速度快(ns)，但插损比较大，且成本较高 * 光的传播方向与PN结的方向垂直。可以增加探测器的长度，提高效率，同时，降低耗尽区宽度，提高探测器响应速率。波导耦合型探测器 * 第五章集成光有源器件集成光有源器件概述典型的集成光有源器件激光器发光二极管探测器光开关调制器 * 什么是光开关？光开关——能够控制传输通路中光信号通或者断或进行光路切换作用的器件。机械光开关：利用电磁铁或步进电机驱动光纤、棱镜或反射镜等光学元件实现光路切换。其优点是插入损耗小、串扰小，适用于各种光纤，技术成熟。缺点是开关速度慢(ms)，体积较大。电子式光开关：用电光效应、磁光效应或声光效应实现光路切换。优点是开关速度快(μs甚至ns)，易于集成化。缺点是插入损耗大、串扰大，只适用于单模光纤。 * 光开光作用：通过光通道的通断和转换，实现光层面上的路由选择、波长选择、光分插复用、光交叉连接和自愈保护等功能。开关时间：开关端口从某一初始状态转为通或断所需的时间。不同的应用场合,对光开关的开关时间要求不同。光开关其他重要参数：消光比、插损、串扰、偏振相关性(PDL)。光开光的特性参数应用开关时间需求光路的交换及管理 (OADM 、 OXC) 1~10ms 保护开关光包交换 1ns 外调制 10ps 1~10ms * 传统机械光开关的结构示意图机械式光开关工作原理：通过移动光纤将光直接耦合到输出端或采用棱镜、反射镜切换光路特点：偏振无关，插入损耗大、串扰小、光学性能好，体积较大、开关速度慢 * 移动光纤式光开关 * V型槽定位导杆定位金属簧片定位压电陶瓷定位工作原理：通过磁、静电效应移动或旋转微反射镜，利用这些微镜片的二维或三维空间运动，将光直接反射到不同的输出端特点：低损耗、低串扰、低偏振敏感性、高消光比、体积小、集成度高、开关速度较快 I/O Fibers Imaging Lenses Reflector MEMS 2-axis Tilt Mirrors MEMS (Micro Electro Mechanical systems) 光开关 * 微反射镜MEMS光开关可升降微反射镜MEMS光开关 * 微反射镜MEMS光开关可旋转微反射镜MEMS光开关可立卧微反射镜MEMS光开关 * Lucent 微反射镜MEMS光开关 * MEMS光开关 * 液晶光开关入射的自然光偏振片P1 偏振片P2 出射光扭曲排列的液晶分子具有光波导效应光波导已被电场拉伸 * 液晶光开关特性曲线 * 光波导光开关相互作用效应现象功能典型的波导材料电场-光电光效应折射率变化振幅/相位调制，光路切换，模变换 Ti扩散LiNbO3 声波-光声光效应折射率变化偏振，衍射，模变换 Ti扩散，LiNbO3/As2S3 磁场-光磁光效应偏振波面旋转非互易性 YIG膜热-光热光效应折射率变化振幅/相位调制普通材料光-光非线性效应感应极化参量放大 Ti扩散LiNbO3 * 电光效应电光效应：电压施加于某些电光晶体(如LiNbO3 ) ，导致晶体折射率发生变化，引起通过该晶体的光波特性发生变化。折射率变化?n与外加电场E有着复杂的关系，可近似地认为?n与(r ?E?+R ?E?2)成正比。电光开关/调制器主要利用普科尔(Pocket)效应. 普科尔(Pocket)效应：晶体折射率与外加电场幅度成线形变化克尔(Kerr)效应：晶体折射率与外加电场幅度的平方成比例变化 * 电光效应电光效应引起的折射率变化量，其大小取决于电光学常数和施加电场的强度在LiNbO3晶体中，r33是最大的电光学常数最大击穿电场~10V/mm，此时△n=1.6 ×10-3 * 电光开关电光开关的原理一般是利用材料的电光效应或电吸收效应，在电场作用下改变材料的折射率和光的相位，再利用光的干涉或偏振等使光强突变或光路转变电光效应驰豫的时间很短，仅有10-11s量级，外场的施加或撤销导致的折射率变化或恢复瞬间即可完成，因而可用作高速调制器、高速开关等。 * 电光开关原理示意图 (a)定向耦合器型光开关光谱分析仪http://www.gzyuli.com/guangpufenxiyi/【SIGMA西格玛光机一级代理商】广州誉立电子科技有限公司是一家集光学平台、光学隔振平台、光学气浮隔振平台、光纤调芯电控位移台、物镜等光学平台研发生产、销售服务于一体的厂家公司，并代理了国内外先进的光学仪器和显微物镜器件等，是sigma西格玛光机总代理，主要有物镜,光学隔振平台,刚性隔振平台,气浮隔振平台,光谱分析仪,光纤调芯位移台,无掩膜直写光刻设备,空间光调制器,高光谱仪,显微物镜,光纤光谱仪等。热线:020-38880135