АКУСТООПТИЧНЕ ВЗАЄМОДІЯ В ІНТЕГРОВАНІЙ ОПТИКІ НА СКЛІ ТА ЗАСТОСУВАННЯ - Завантажити PDF

АКУСТООПТИЧНЕ ВЗАЄМОДІЯ В ІНТЕГРОВАНІЙ ОПТИКІ НА СКЛІ ТА ЗАСТОСУВАННЯ Luiz Poffo Навести цю версію: Luiz Poffo. АКУСТООПТИЧНА ВЗАЄМОДІЯ В ІНТЕГРОВАНІЙ ОПТИКІ НА СКЛІ ТА ЗАСТОСУВАННЯ. Фізика. Університет Джозефа-Фур'є - Гренобль I, 7. французький. Ідентифікатор HAL: tel-388 https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-388 Надіслано 5 вересня 8 HAL - це мультидисциплінарний архів відкритого доступу для зберігання та розповсюдження науково-дослідних документів, незалежно від того, опубліковані вони ні. Документи можуть надходити від навчальних та дослідницьких установ у Франції чи за кордоном, або від державних або приватних дослідницьких центрів. Мультидисциплінарний відкритий архів HAL призначений для зберігання та розповсюдження наукових документів наукового рівня, опублікованих чи ні, від французьких або зарубіжних навчальних та дослідницьких установ, державних чи приватних лабораторій.

акустооптичне

УНІВЕРСИТЕТ ДЖОЗЕФА ФУР'Є - ДІЯЛЬНИЙ ЦЕЙ для отримання звання ДОКТОРА УНІВЕРСИТЕТУ ІОСЕФА ФУР'Є Спеціальність: оптика та радіочастота N, призначена бібліотекою/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/за підтримки Луїза ПОФФО 8, 7 листопада АКУСТООПТИЧНА ВЗАЄМОДІЯ В ІНТЕГРОВАНІЙ ОПТИКІ НА СКЛІ І ЗАСТОСУВАННЯ Дисертації: Philippe BENECH д-р П'єр LEMAÎTRE-AUGER Склад журі: проф. Jacques ATTAL проф. François FLORY проф. Maurizio FERRARI проф. Philippe BENECH д-р Pierre LEMAÎTRE-AUGER проф. Pierre BENECH голова доповідача керівник дисертації Дисертація Співруководитель Експерт Підготовлена ​​дисертація в Інституті мікроелектроніки, електромагнетизму та фотоніки в рамках докторської школи електроніки, електротехніки, автоматики та обробки сигналів

Es verdad; pues reprimamos esta fiera condición, esta furia, esta ambición, por si alguna vez soñamos; y sí haremos, pues estamos en mundo tan однини, que el vivir sólo es soñar; y експериментація вчить мене, що el hombre que vive, sueña lo que es, hasta despertar. Sueña el rey que es rey, там живуть con este engaño mandando, disponiendo y gobernando; y este aplauso, que recibe prestado, en el veno escribe, y en cenizas le invierte la muerte, desdicha fuerte! Que hay quien intente reinar, viendo que ha de despertar en el sueño de la muerte! Sueña el rico en su riquera, що називається офіційним; sueña el pobre que padece su miseria y su pobreza; sueña el que a medrar empieza, sueña el que afana y pretende, sueña el que agravia y ofende, y en el mundo, на закінчення, todos sueñan lo que son, aunque ninguno lo entiende. Yo sueño que estoy aquí de estas prisiones cargado, y soñé que en otro estado más lisonjero me vi. Qué es la vida? Френесі. Qué es la vida? Una ilusión, una sombra, una ficción, y el Mayor bien es pequeño; que toda la vida es sueño, y los sueños, sueños son. Кальдерон де ла Барса, La vida es sueño, Jornada II, 635.

Зміст Вступ. Сучасний рівень інтегрованої оптики та акустооптичної взаємодії. 5. Вступ. 5. Інтегрована оптика. 5 . Сегнетоелектричні матеріали. 6 . Кремній. 9.3 напівпровідники III-V. 4 Полімери. 5 Скло. 4.3 Акустооптична взаємодія. 6.3. Акустооптична взаємодія в об'ємній оптиці. 7.3. Акустооптична взаємодія в оптичному волокні. 3.3 Акустооптична взаємодія в інтегрованій оптиці. 3.4 Висновок. 3 Інтегрована оптика та акустичні хвилі. 33. Вступ. 33. Інтегрована оптика на склі. 33 . Електромагнітна теорія площинника. 34 . Ефективний метод індексу. 38.3 Будова окулярів. 39.4 Іонообмін на склі. 4.4. Джерела варіації показника заломлення. 4.4. Легування іонами та вибір скла. 4.4.3 Методика виготовлення напрямних каналів шляхом іонного обміну. 44.5 Характеристика хвилеводів. 45.5. Характеристика ближнього поля. 45.5. Спектральний аналіз. 48.3 Акустичні хвилі. 5.3. Пружні хвилі в кристалі. 5.3 . Об'ємні хвилі. 5.3 . Поверхневі хвилі. 5.3. Релейські хвилі. 55.3.3 П'єзоелектричні властивості. 58.4 Висновок. 6

5.3. Аналізатор поляризації. 9 5.3 . Вбудований планарний оптичний аналізатор оптики. 9 5.3 . Динамічний акустооптичний фотополяриметр/спектрофотополяриметр. 3 5.3.3 Акустооптичний поляризаційний аналізатор з регульованим по довжині хвилі перетворювачем TE-TM. 3 5.3.4 Висновок. 3 5.3. Теорія запропонованого акустооптичного датчика. 3 5.3.3 Виробництво датчика. 37 5.3.4 Вимірювання подвійного променезаломлення. 38 5.3.5 Вимірювання подвійного заломлення, індукованого акустооптичним ефектом. 4 5.3.6 Використовується експериментальна установка. 44 5.3.7 Обробка результатів. 46 5.3.8 Вплив постійного двопроменезаломлення напрямних. 46 5.3.9 Отримані результати. 47 5.4 Висновок. 5 Висновок. 5 Бібліографія. 53

Вступ На закінчення ми закінчуємо цю роботу, наближаючись до перспектив акустооптики на інтегрованій оптиці на склі. 3

Глава Сучасний рівень інтегрованої оптики та акустооптики Існує два типи дифракції світла, і для їх характеристики ми використовуємо безрозмірний параметр Q [4]: ​​Q = λ.l Λ, (.) Де λ - довжина світлової хвилі в середовищі, а L - довжина взаємодії, див., наприклад, малюнок. Коли Q>, існує лише один дифракційний промінь, це дифракція Брегга. Тоді кут відхилення світлового променя дорівнює: θ дифракція = дуговий гріх λ Λ, (.) А кут Брегга (θ B) дорівнює θ дифракції /. Частка η максимального дифракційного світла дорівнює: з: η = sin (ξ /), (.3) ξ = πl λ n AO, (.4) де λ - довжина оптичної хвилі у вакуумі, а n AO - амплітуда варіацій показника заломлення внаслідок акустооптичного ефекту. Коли Q n n 3. Якщо n = n 3, площинна направляюча називається симетричною, а якщо n n 3, площинна направляюча асиметрична. 34

Розділ L Інтегрована оптика та акустичні хвилі Для керованих режимів поле в серці є коливальним, тоді як для субстрату та суперстрату воно експоненціально ухиляється. Тоді в кожній з областей напрямного загальна форма поля така: X (x, z) = A 3.exp [-α 3x (xd /)] A.cos (kxx + ψ) A. exp [α x (x + d /)]. exp (-jk zz) x> d/xd/(.5) xn 3), поле не обмежується структурою, і режим, як кажуть, випромінюється. Подібним чином константа поширення, більша за k n, призводить до експоненціальної форми поля в серцевині напрямної і не відповідає обмеженню поля. 37

Розділ Інтегрована оптика та акустичні хвилі k n 3 k n k n β x x x x x x z d n3 n n x = d/x = -d/TE TE Рисунок.3 Приклад режимів, які можуть існувати в керівництві за Амноном Ярівом та Мічіхару Накамурою [99]. Метод ефективного індексу Для напрямної каналу неможливо розділити рівняння x та y на дві групи. Аналітичне вирішення є дуже складним, якщо не неможливим, і слід використовувати цифрові методи. Однак знайти приблизне значення можна дуже просто, використовуючи простий метод розділення змінних. Ми вважаємо, що напрям каналу можна певним чином розбити на дві площинні напрямні за умови, що напрямні мають стрибок з низьким індексом. На рисунку 4 наведені кроки для отримання приблизного значення ефективного показника. Ми визначаємо наш хвилевід, як на цьому малюнку, щоб мати розміри d і w. Тоді перший отриманий орієнтир розглядається як можливий плоский хвилевід глибини d. Отже, з рівняння дисперсії 38

Розділ L інтегрованої оптики та акустичних хвиль поздовжнє зміщення (паралельно поверхні) зменшується і змінює знак на глибині, близькій до. λ R. Два переміщення прагнуть до нуля для сусіднього zλ R. Відносна амплітуда u xr u yr Глибина проникнення (λ R) Рисунок 7 Амплітуди поздовжніх u xr та поперечних u r переміщень Релея, розраховані для дюралюмінію (ізотропного матеріалу) [5 ]. У разі хвилі Релея, що поширюється на вільній поверхні z = d анізотропного середовища, шукане загальне рішення (також справедливе для ізотропних середовищ) також може бути представлене у вигляді [4]: ​​u = U eeii (α + jβ) zjn x + ny (t) v ω (.6) з додатним α, щоб виразити ослаблення хвилі в середовищі поширення. Коефіцієнт розпаду α може мати дійсну частину, що призводить до коливального занепаду компонентів зміщення, як показано на малюнку 8 [5]. 56

Глава Інтегрована оптика та акустичні хвилі.4 Висновок У цій главі ми вперше побачили теорію іонного обміну та всі етапи техніки отримання оптичних хвилеводів на склі. Також були представлені методи характеризування керівництв, що використовуються в рамках IMEP. Різні типи акустичних хвиль також були представлені загалом. Важливо пам’ятати, що ми можемо генерувати об’ємні та поверхневі хвилі; що скло є ізотропним матеріалом для пружних хвиль і, нарешті, поверхневі хвилі можуть диспергуватися за певних умов. Різні способи генерації акустичних хвиль у склі будуть вивчені в наступних розділах. Нарешті, ми дали основу рівнянь п’єзоелектричності для різних умов використання, поляризації та граничних умов. Виготовляючи компоненти та опромінені акустичні хвилі, тепер ми можемо вивчити акустооптичні компоненти, інтегровані на склі. 6

Глава 3 Демонстрація акустооптичного ефекту Тому важливо знати варіацію ефективного показника, що створюється акустичною хвилею. Оскільки індекси для направляючого сердечника та більшої частини оболонки трохи збільшені на n АО, розумно припустити, що: n n AO. (3.4) Ми перевірили цей факт для плоскої поверхневої направляючої, що має функцію варіації індексу, часто отримувану методом іонообмінного типу: f (x) = n erfc (x/d), (3.5) де d - глибина хвилеводу. На рисунку 3.3 показані отримані результати. Ми чітко бачимо обгрунтованість нашої гіпотези, навіть для n AO більше, ніж. Для співвідношення 3.4 були знайдені відмінності менше або рівні .6. Таким чином, це співвідношення буде використано згодом у всіх наших розрахунках.e + .e-.e-.e-3 ne-4.e-5.e-6.e-7.e-8.e-8.e -7.e-6.e-5.e-4.e-3.e-.e-.e + n AO Рисунок 3.3 Варіація ефективного показника основного режиму хвилеводу поверхневої площини відповідно до показника заломлення, викликаного акустична хвиля. Розрахунки, проведені для поляризації ТЕ, n (x) =, 5 erfc (x/4,5) +, 5 і n суперстрату =. 67

Глава 3 Демонстрація акустооптичного ефекту Фундаментальний резонанс Рисунок 3.9 Зміна показника заломлення, розрахованого як функція частоти неполяризованого світла в структурі Повітря/PZT/Скло/Повітря. Фундаментальний резонанс Рисунок 3. Зміна показника заломлення, розрахований як функція частоти неполяризованого світла в структурі Повітря/PZT/Скло/Дураль. 3.8 Інтегрований акустооптичний модулятор Вбудовані акустооптичні модулятори, які ми виготовили та працювали з ними, складаються з першого Y-переходу, який розділяє керований режим інциденту на дві рівні частини. Потім світло поширюється рукою і плечем 74