Периодические волноводы

Рассмотрим периодический диэлектрический волновод, в котором периодичность создается за счет гофрирования одной из поверхностей раздела, как показано на рис. 11.6. Такие периодические волноводы используются в качестве оптических фильтров [8], а также в лазерах с распределенной обратной связью [9—11]. Ниже мы обсудим оба этих применения. [c.463]

РИС. 11.6. Гофрированный периодический волновод. [c.464]

ВСТРЕЧНАЯ СВЯЗЬ В ПЕРИОДИЧЕСКОМ ВОЛНОВОДЕ [c.471]

В предыдущих разделах и в гл. 6 мы предполагали, что возмущение Де(х, у, z) диэлектрической проницаемости является вещественной величиной, которая описывает пассивные неоднородности. Наличие в среде небольшого усиления можно также рассматривать как возмущение, и в этом случае Де(х, у, z) следует считать комплексной величиной. Рассмотрим распространение электромагнитных волн в периодической среде с вещественной диэлектрической проницаемостью е(х, у, z) и комплексным периодическим возмущением Де(х, у, z). Ниже мы покажем, что генерация излучения может происходить и без наличия торцевых зеркал. При этом обратная связь осуществляется за счет непрерывного когерентного рассеяния от периодического возмущения. Общее рассмотрение, которое мы проведем ниже, применимо как к объемной периодической среде (например, слоистой среде), так и к периодическому волноводу. [c.474]

РИС. 11.9. Амплитуды падающей и отраженной волн в усиливающем периодическом волноводе. [c.478]

Исследование В-резонансов. На интервалах запирания периодических волноводов jz] zq, когда все Л/е действительны и не равны единице, найдем мнимые части функций k t) и k2 t). Получим [c.244]

Рис. 3.26. Периодические волноводы для лазеров с распределенной обратной связью. а VI б — периодическое изменение толщины верхнего диэлектрического слоя виг — периодические изменения толщины пленки. (Из работы [39а] 1974 ШЕЕ)

АЗИМУТАЛЬНО-ПЕРИОДИЧЕСКОГО ВОЛНОВОДА [c.174]

Задача расчета постоянных распространения волн в периодическом волноводе приводит к исследованию решений системы уравнений Максвелла , удовлетворяющих условию (4.5.2) и условию Флоке [c.179]

На рис. 74 показана простейшая схема ультразвуковой сварки. Свариваемые заготовки 5 помещают на опоре 6. Наконечник 3 соединен с магнитострикционным преобразователем 1 через трансформатор упругих колебаний 2, представляющих вместе с рабочим инструментом 4 волновод (на рис. 74 показано, как изменяется амплитуда колебаний по длине волновода). Ультразвук излучается непрерывно в процессе сварки. Элементом колебательной системы, возбуждающей упругие колебания, является электромеханический преобразователь 1, использующий магнитострикционный эффект. Переменное напряжение создает в обмотке преобразователя намагничивающий ток, который возбуждает переменное магнитное поле в материале преобразователя. При изменении величины напряженности магнитного поля в материале возникает периодическое из- [c.119]

Рис. 9.5. а) Схема сопла со щелью J - сопло, 2 - периодический вдув-отсос, 3 - волновод от динамика [c.221]

К такому же расщеплению резонансов приводит и несимметрия периодической структуры, расположенной вблизи диэлектрического слоя. На рис. 66 представлены аналогичные рис. 65 зависимости для решетки из полуплоскостей. Под здесь понимается коэффициент прохождения по мощности в нулевую флоке-волну свободного пространства при падении из системы плоскопараллельных волноводов Ях-волн с линейным сдвигом фазы вдоль решетки (простейший случай ФАР [7]). Угол наклона плоскостей по отношению к нормали равен 1 з, приг)) = О решетка симметрична. [c.124]

Если волноводы сделаны из электрооптического материала, то периодическое возмущение показателя преломления может быть получено приложением вдоль волноводов знакопеременного напряжения. Использование электрооптического возмущения диэлектрической проницаемости дает также способ электрического переключения направленного ответвителя. [c.507]

Обращаясь к рис. 11.28, рассмотрим слоистый диэлектрический волновод с подложкой, состоящей из периодической слоистой среды с показателями преломления и п . Волноводный слой имеет показатель преломления такой, что где — показатель преломления другой граничной среды (для воздуха = 1). Локализованное распространение формально можно рассматривать как зигзагообразное распространение плоской волны в сердцевине (п ), которая испытывает полное внутреннее отражение на границе раздела х = -t со средой с низким показателем преломления (nj и брэгговское отражение на границе х = О с периодически слоистой средой. Для высокого брэгговского отражения необходимо, чтобы угол падения удовлетворял условию Брэгга или, более точно, чтобы условие распространения внутри слоистой среды выполнялось в пределах запрещенных зон (см. разд. 6.6). [c.516]

Расчет показывает, что путем соответствующего подбора параметров периодического волновода можно управлять его волнопроводящими и резонансными свойствами. [c.237]

Каценеленбаум Б. 3. Периодические волноводы. Кабельная промышленность , 1958, № 3. [c.666]

Условие фазового синхронизма (1) обеспечивает длительное, по сравнению с периодом колебаний T = ijf (/ — частота), синфазное взаимодействие электронов с волной, если она имеет отличную от нуля продольную компоненту электрич. поля (-b"w = tO). Волна с такой структурой поля формируется с помощью замедляющей системы 3 (рис. 1), в качестве к-рой часто используются волноводы с периодически изменяющимися параметрами, Подбором пространственного периода d волновода достигается фазовый сипхрониз.м (1) электронов с одно1г из гармоник обратной волны, вклад других несинхронных гармоник оказывается незначительным. [c.570]

Максвелла. В первом случае неоднородная сфера собирает каждый падающий пучок параллельных лучей в единый (] кус, во втором — отображение осуществляется преобразованием инверсии. Для аксиальной симметрии принципу абс. прибора удовлетворяет градан с распределением /1(2), зависящим от формы сферич. поверхности. Этот градан эквивалентен по аберрациям асферич. линзе. При радиальной симметрии принципу абс. прибора удовлетворяет распределение п г) — se h(gr). В этом случае неоднородная среда соответствует периодически фокусирующему волноводу с длиной периодичности//= 2п/у, где у — 1/2Ап/п— [c.425]

РАСПРЕДЕЛЕННАЯ ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ (РОС) -обратная связь в нек-рых типах лазеров, в к-рых оптич. резонатор образуется благодаря пространственной не-риодической неоднородности активной среды (вместо зеркал). Обычно РОС создаётся с помощью периодич, модуляции показателя преломления (или коаф. усиления) либо периодического пространственного изменения сечения оптич. волновода (в тонкоплёночных лазерах). Период пространственной неоднородности d в РОС-лазерах сравннм с длиной волны генерируемого излучения Xj, и удовлетворяет Брэгга — Вульфа условию". [c.254]

Многогранное развитие современной теории дифракции прежде всего связано с освоением новых диапазонов электромагнитных колебаний н решением ряда прикладных задач науки и техники. С математической точки зрения целью теории дифракции является, во-первых, разработка аналитических и вычислительных методов нахождения решения краевых задач для волновых уравнений, во-вторых, изучение и классификация свойств решений этих задач, отражающих поведение волн в различных условиях. Выбор конкретных задач теории дифракции и появление новых направлений обусловливаются внутренней логикой развития теории и потребностями разделов физики и техники, связанных с волновыми движениями. Трудно перечислить все те многообразные области человеческого знания, в которых основу явлений и процессов составляют периодические структуры и волноведущие системы. Задачи рассеяния волн на периодических структурах в свободном пространстве н неоднородностях в прямоугольных волноводах относятся к числу классических задач теории дифракции. Они являются весьма сложными с математической точки зрения и ввиду большого практического значения для радиофизики сверхвысоких частот, антенной техники, оптики на протяжении многих лет находятся в центре внимания исследователей. В данной работе изучаются и классифицируются явления дифракции волн иа целом ряде периодических структур (т. 1) и волноводных неоднородностей (т. 2), широко применяемых в физике и технике наших дней. [c.3]

Влияние работы [89] на последующее развитие электродинамической теории решеток трудно переоценить. Во-первых, она позволила перейти от получения эпизодических, иллюстративных данных к глобальному исследованию физики явлений, сопровождающих дифракцию волн на решетках. В полном объеме изучены дифракционные характеристики классической периодической структуры — плоской ленточной решетки. Метол полуобращения, базирующийся на решении задачи сопряжения теории аналитических функций, обобщен, развит и эффективно используется применительно к анализу дифракционных свойств многоэлементных и многослойных решеток, решеток из незамкнутых цилиндрических экранов, спиральных волноводов и т. п. Соответствующие результаты отражены в большом количестве оригинальных работ, послуживших основой для написания монографий [25, 63, 91]. [c.8]

Заметим, что эффект полного прохождения Я-поляризованной волны сквозь решетку из прямоугольных брусьев, конкретные характеристики которого описаны выше на примере случая узких щелей, является проявлением гораздо более общей закономерности, описанной в 8.2. Она заключается в существовании интерференционных резонансов полного прохождения для волн любой Е или Н) поляризации в одноволновом диапазоне при рассеянии на слое с периодическими изменяющимися средой и границей в случае, когда свойства этой среды обеспечивают только одноканальное (одномодовое) взаимодействие зон отражения и прохождения, как, например, в слое металла с одномодовыми плоскими волноводами — щелями. [c.91]

В книге известных американских специалистов рассматриваются вопросы распространения электромагнитных волн в периодических средах, теория волноводных мод в диэлектрических волноводах и в волокнах, теория распространения поверхностных поля-ритонов и т. п. Представлены также основы нелинейной оптики и явления оптического фазового сопряжения. Большое внимание уделяется теории распространения, электромагнитных волн в кристаллах, подверженных внешним воздействиям. Мо кет использоваться как учебное пособие. [c.4]

Затем мы сформулируем теорию связанных мод и применим ее для описания распространения излучения в волноводах, когда на распределение мощностей мод оказывают влияние различные возмущения. Этот формализм применяется также при исследовании большого числа имеющих важное практические значение устройств, таких, как 1) периодические (гофрированные) оптические волноводы и фильтры, 2) лазеры с распределенной обратной связью и 3) элек-трооптические смесители и направленные ответвители. В заключение мы подробно рассмотрим характеристики распространения волн в волноводах с металлическим покрытием, в волноводах на брэгговском отражении и в волноводах с вытекающими модами. [c.438]

ГО двулучепреломления в волноводном слое и в подложке имеют различные постоянные распространения, зависящие от их состояния поляризации. В этих случаях для компенсации рассогласования ехр[г(/3 - i3j )z] в (11.7.5) можно использовать в соответствии с выражениями (11.7.5) и (11.7.6) целенаправленное периодическое изменение функции °(г) или r z) с периодом 2тгф] — )3 ), что снова приводит к согласованию фазы. Недавно в работах [4, 5] было сообщено о полном электрооптическом преобразовании мод ТЕ <- ТМ в волноводе из LiNbOj с Ti-диффузией при использовании периодического изменения приложенного электрического поля. При данном периоде расположения электродов Л полное преобразование мощности мод достигается только для длины волны удовлетворяющей условию синхронизации фаз [c.490]

Рассмотрим волновод на кристалле LiNbOj с Ti-диффузией, на поверхности которого периодически располагаются электроды (рис. 11.17). Предположим, что толщина волноводного слоя t намного меньше, чем период Л. В практических случаях толщина t обычно равна нескольким сотням ангстрем, а период Л — порядка нескольких микрометров. При этих условиях электрическое поле в волноводном слое, обусловленное приложенными к электродам напряжениями с чередующимися знаками плюс и минус, дается приближенно выражением [c.490]

Из выражений (11.8.13) и (11.8.14) следует, что если 6 > /с, то доля преобразуемой мощности мала. Это имеет место, когда два волновода имеют сильно отличающиеся диэлектрические проницаемости, а значит, и постоянные распространения. Однако и в этом случае возможна полная передача мощности при условии, что между двумя волноводами имеется периодическое возмущение диэлектрической проницаемости. Период такого возмущения должен быть равен 2ж/ф + чтобы компенсировать рассогласование фаз при однонаправленной связи, и должен быть равен 2 г/( 3д -I- Kjj) при встречной связи. Вследствие периодич- [c.506]

Поперечная функция (j ) в области между х - О п х - -t аналогична поперечной функции планарного волновода [см. (11.2,3)]. Новой особенностью здесь является блоховская волна в полубесконеч-ной периодической среде (х 0). Явный вид блоховской волны в областях с показателем преломления дается выражением (6.2.25) (замечание вместо z здесь нужно брать х). [c.517]

Рассмотрение, проведенное выше, предполагает, что периодическая слоистая среда является полу бесконечной. Для локализованного распространения без потерь необходимо, чтобы коэффициент отражения на границе между волноводным слоем и периодической средой был равен единице, что возможно только в бесконечной структуре. На практике число периодов всегда конечное. Поэтому коэффициент отражения меньше единицы. Таким образом, в волноводе имеет место небольшая утечка энергии. Коэффициент затухания а можно грубо Оценить следующим образом. Пусть R — коэффициент отражения света, обусловленный брэгговским отражением на границе х = О 1). Если — угол падения луча в волноводном слое, то луч перемещается на расстояние 2/tg0 при каждом возвращении назад к той же границе. Таким образом, на участке длиной L число обратных возвращений равно N - L/(2tig д ). При этом коэффициент затухания дается выражением [c.520]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...