RU2022247C1 - Method and device for measuring parameters of modes of planar optical waveguides - Google Patents

Method and device for measuring parameters of modes of planar optical waveguides Download PDF

Info

Publication number
RU2022247C1
RU2022247C1 SU5008713A RU2022247C1 RU 2022247 C1 RU2022247 C1 RU 2022247C1 SU 5008713 A SU5008713 A SU 5008713A RU 2022247 C1 RU2022247 C1 RU 2022247C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
prism
radiation
max
angle
parameters
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Всеволод Петрович Редько
Алексей Андреевич Романенко
Александр Борисович Сотский
Александр Васильевич Хомченко
Original Assignee
Всеволод Петрович Редько
Алексей Андреевич Романенко
Александр Борисович Сотский
Александр Васильевич Хомченко
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Всеволод Петрович Редько, Алексей Андреевич Романенко, Александр Борисович Сотский, Александр Васильевич Хомченко filed Critical Всеволод Петрович Редько
Priority to SU5008713 priority Critical patent/RU2022247C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2022247C1 publication Critical patent/RU2022247C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

FIELD: optical industry. SUBSTANCE: method is based upon simultaneous measurement of refractivity of waveguide modes and optical losses from angle of excitation measured, and from contrast of m-line to its angular width. Device has radiation source, polarizer, focusing member, prismatic communication element mounted onto rotatable table, angle registration unit made in form of linear photodetector array, which indicated distribution of intensities in focal plane of objective through which the beam passes after being reflected from base of the prism. EFFECT: improved precision. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к оптике, интегральной оптике и может быть использовано для определения физических характеристик материалов, используемых в качестве оптических волноводов или структур, обладающих волноводным эффектом. The invention relates to optics, integrated optics and can be used to determine the physical characteristics of materials used as optical waveguides or structures having a waveguide effect.

Известен способ определения эффективного показателя преломления (ЭПП) планарных волноводов nb по углу резонансного возбуждения, который определяется по положению так называемых светлых m-линий при возбуждении волновода в торец с помощью призменного элемента связи (ПЭС) [1].A known method for determining the effective refractive index (EPI) of planar waveguides n b by the angle of resonant excitation, which is determined by the position of the so-called bright m-lines when the waveguide is excited at the end using a prism coupling element (TEC) [1].

Известно устройство, состоящее из источника монохроматического света, поляризатора, фокусирующего элемента, ПЭС, блока измерения угла выхода излучения из образца. Абсолютная погрешность, точность измерения ЭПП не хуже 10-4 [1].A device is known consisting of a monochromatic light source, a polarizer, a focusing element, a TEC, a unit for measuring the angle of radiation exit from a sample. The absolute error, the accuracy of the measurement of EPI is not worse than 10 -4 [1].

В ходе измерений необходимо соблюдать определенные условия возбуждения волновода, чтобы избежать влияния призмы: добиваться максимально возможного значения величины зазора между призмой и волноводом (в многомодовых волноводах для мод низкого порядка выполнить это практически невозможно), либо подбирать соответствующим образом показатель преломления (ПП) материала призмы np или ПП вещества nc, находящегося в зазоре между призмой и волноводом для каждого значения nb. Это усложняет процесс измерения, однако в противном случае точность измерения ЭПП будет значительно хуже 10-4.During measurements, it is necessary to observe certain conditions for the excitation of the waveguide in order to avoid the influence of the prism: to achieve the maximum possible value of the gap between the prism and the waveguide (in multimode waveguides for low-order modes this is practically impossible to do), or to select the refractive index (PP) of the prism material accordingly n p or PP of the substance n c located in the gap between the prism and the waveguide for each value of n b . This complicates the measurement process, but otherwise, the accuracy of the measurement of the EPG will be significantly worse than 10 -4 .

Другие параметры волноводов этим способом и устройством определить нельзя. Other waveguide parameters cannot be determined by this method and device.

Известен способ определения ЭПП по величине угла резонансного возбуждения, соответствующего положению темных m-линий в отраженном пучке. Положение темной m-линии фиксируется на экране [2]. A known method for determining the EPG by the magnitude of the angle of the resonant excitation corresponding to the position of the dark m-lines in the reflected beam. The position of the dark m-line is fixed on the screen [2].

Известно устройство для определения ЭПП, содержащее источник монохроматического излучения, поляризатор, фокусирующий элемент, ПЭС, блок измерения угла возбуждения [2]. Точность определения ЭПП не хуже 10-4 при условии, если устранено влияние призмы (выбран минимальный зазор или для каждого конкретного nb подобраны np и nc, т.е. ограничения такие же, что и выше). Единственным измерением ЭПП ограничена область применения этих способа и устройства.A device for determining the EPP, containing a source of monochromatic radiation, a polarizer, a focusing element, a TEC, a unit for measuring the angle of excitation [2]. The accuracy of determining the EPP is no worse than 10 -4 , provided that the influence of the prism is eliminated (the minimum gap is selected or n p and n c are selected for each specific n b , i.e., the restrictions are the same as above). The only measurement of EPG is limited by the scope of these methods and devices.

Из известных наиболее близким по технической сущности является способ определения ПП по углу возбуждения волноводных мод φmin, соответствующему положению темной n-линии, пересекающей пучок света, отраженного от границы раздела волновод-призма [3] , и устройство для измерения ЭПП, содержащее источник монохроматического излучения, поляризатор, фокусирующий элемент, ПЭС на поворотном столе и блок измерения угла выхода излучения из образца, с помощью которого определяется угловое положение m-линии [4]. Абсолютная погрешность измерения ЭПП при этом не хуже 10-4. Однако ввиду того, что nbопределяется данным способом, исходя из геометрической модели зигзагообразного распространения света в волноводе, а не из решения реальной электродинамической задачи его возбуждения с помощью ПЭС, истинное значение ЭПП существенно отличается от измеренного. Подтверждением тому могут быть наблюдаемые в ряде случаев на практике факты, когда определяемое данным способом значение высшей моды меньше ПП подложки, хотя при этом наблюдается волноводное распространение света, т.е. точность определения ЭПП хуже 1˙ 10-4. Последнее также объясняется влиянием призмы на волновод (фактически измеряет ЭПП структуры волновод-призма). Устраняется это так же, как и в предыдущих случаях, подбором np и nc под конкретное значение nb, либо преломляющий угол призмы β выбирается таким, чтобы для данной моды угол φmin = 0. Все это усложняет и затрудняет процесс измерения, а для многомодовых волноводов эти условия выполнить невозможно для всех мод, что приводит к существенным ошибкам в определении ЭПП.Of those known, the closest in technical essence is the method for determining the PP from the angle of excitation of the waveguide modes φ min , corresponding to the position of the dark n-line crossing the beam of light reflected from the interface of the waveguide-prism [3], and a device for measuring the electron beam electron beam, containing a monochromatic source radiation, a polarizer, a focusing element, a TEC on the turntable and a unit for measuring the angle of radiation exit from the sample, with which the angular position of the m-line is determined [4]. The absolute error in measuring the EPI is no worse than 10 -4 . However, in view of the fact that n b is determined by this method, based on the geometric model of the zigzag light propagation in the waveguide, and not on the solution of the real electrodynamic problem of its excitation with the help of TEC, the true value of the electron beam differs significantly from the measured value. This can be confirmed by the facts observed in a number of cases in practice, when the value of the higher mode determined by this method is less than the PP of the substrate, although waveguide propagation of light is observed, i.e. the accuracy of the determination of EPG is worse than 1˙ 10 -4 . The latter is also explained by the influence of the prism on the waveguide (in fact, it measures the electron-beam transfer of the waveguide-prism structure). This is eliminated in the same way as in previous cases, by selecting n p and n c for a specific value of n b , or the refracting angle of the prism β is chosen so that for this mode the angle φ min = 0. All this complicates and complicates the measurement process, and for multimode waveguides, these conditions cannot be fulfilled for all modes, which leads to significant errors in the determination of the electron-beam transfer.

Данное устройство и способ удобны в обращении и эксплуатации, позволяют измерить с определенной точностью ЭПП, однако этими измерениями применение данного способа и устройства ограничено. This device and method are convenient to use and operate, they can measure the EPP with a certain accuracy, however, these measurements have a limited application of this method and device.

Целью изобретения является повышение точности измерения эффективности показателя преломления за счет учета влияния призмы при одновременном определении потерь волноводных мод. The aim of the invention is to improve the accuracy of measuring the efficiency of the refractive index by taking into account the influence of the prism while determining the loss of waveguide modes.

Цель достигается тем, что в способе измерения параметров мод планарных оптических волноводов, заключающемся в возбуждении волноводной моды с помощью ПЭС и измерении углового положения минимума интенсивности φmin, дополнительно измеряют угловую ширину минимума интенсивности, максимальное Imax и минимальное Imin значения интенсивности в регистрируемой картине, а эффективный показатель преломления nb и потери γ для данной волноводной моды определяется из выражений
nв= nрsin[β-arcsin(nc/nр×sinφmin)] -

Figure 00000001
n
Figure 00000002
2-1)/(δ2-1) (1) γ = 2 x 105 Ко n'' lg e (дБ/см), (2) где Δ n = L ω/2A-1/2, n" = P |Δ n| (1+ δ2)/8 δ, L = cos φmin x (cos β + sin β x sin φmin x (np 2 - sin2 φmin)-1/2,
δ=
Figure 00000003
n 2 s -n
Figure 00000004
/
Figure 00000005
n 2 p -n
Figure 00000006
параметры Р и А определяются величинами Δ φ и Imax, Imin из выражений Imax = Ioe
Figure 00000007
[1-P/(A/4y+B2)].The goal is achieved by the fact that in the method of measuring the parameters of the planar optical waveguide modes, which consists in exciting the waveguide mode using a TEC and measuring the angular position of the minimum intensity φ min , the angular width of the minimum intensity, maximum I max and minimum I min intensity values in the recorded pattern are additionally measured , and the effective refractive index n b and loss γ for a given waveguide mode is determined from the expressions
n in = n p sin [β-arcsin (n c / n p × sinφ min )] -
Figure 00000001
n
Figure 00000002
2 -1) / (δ 2 -1) (1) γ = 2 x 10 5 К о n '' log e (dB / cm), (2) where Δ n = L ω / 2A -1/2 , n "= P | Δ n | (1+ δ 2 ) / 8 δ, L = cos φ min x (cos β + sin β x sin φ min x (n p 2 - sin 2 φ min ) -1/2 ,
δ =
Figure 00000003
n 2 s -n
Figure 00000004
/
Figure 00000005
n 2 p -n
Figure 00000006
the parameters P and A are determined by the values Δ φ and I max , I min from the expressions I max = I o e
Figure 00000007
[1-P / (A / 4y + B 2 )].

Imin = Io(1-P/B2);
β - преломляющий угол призмы;
np, ns, nc - показатели преломления призмы, подложки и окружения соответственно;
Ко - волновое число вакуума;
λ - длина волны излучения, мкм;
y = ω /Δ φ; ω - угловая ширина пучка, измеряемая по уровню е-1.
I min = I o (1-P / B 2 );
β is the refracting angle of the prism;
n p , n s , n c are the refractive indices of the prism, substrate, and environment, respectively;
To about - wave number of vacuum;
λ is the radiation wavelength, microns;
y = ω / Δ φ; ω is the angular width of the beam, measured at the level of e -1 .

Цель достигается также тем, что в устройство для измерения параметров мод планарных оптических волноводов, содержащее источник монохроматического излучения, расположенные по ходу излучения поляризатор, фокусирующий элемент, призменный элемент связи на столе, выполненном с возможностью поворота, блок регистрации угла выхода луча из образца, введен объектив, установленный по ходу излучения за ПЭС, блок регистрации выполнен в виде линейки фотоприемников, установленной в фокальной плоскости объектива, а фокусирующий элемент установлен на расстоянии от входной грани призмы меньшем, чем его задний фокальный отрезок. The goal is also achieved by the fact that in the device for measuring the parameters of the modes of planar optical waveguides, containing a monochromatic radiation source, a polarizer located along the radiation, a focusing element, a prismatic communication element on a rotary table, a unit for registering the beam exit angle from the sample is introduced the lens mounted along the radiation behind the PES, the registration unit is made in the form of a line of photodetectors installed in the focal plane of the lens, and the focusing element is mounted on distance from the entrance face of the prism is smaller than its back focal length.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства. In FIG. 1 presents a structural diagram of the proposed device.

Устройство состоит из источника 1 монохроматического излучения, поляризатора 2, фокусирующего элемента 3, ПЭС 4 на поворотном столе 5, объектива 6, линейки фотоприемников 7 оптоэлектронного блока 8 преобразования сигнала, сопряженной с отсчетным устройством угла (на фиг.1 не показано) и ось вращения которой совмещена с осью вращения поворотного стола, блока 9 регистрации, а - исследуемый волновод. The device consists of a source 1 of monochromatic radiation, a polarizer 2, a focusing element 3, a PES 4 on a rotary table 5, a lens 6, a line of photodetectors 7 of an optoelectronic signal conversion unit 8, coupled to an angle reading device (not shown in FIG. 1), and a rotation axis which is combined with the axis of rotation of the rotary table, the registration unit 9, and the investigated waveguide.

Оптоэлектронный преобразователь, состоящий из фотоприемной линейки и электронного блока, регистрирует распределение интенсивности в фокальной плоскости объектива 6. Это достигается определенным взаимным расположением элементов 6 и 7. Расстояния между ними выбрано такими, что при работе в параллельных лучах в плоскости рабочей поверхности фотоприемников образуется световое пятно наименьшего диаметра. An optoelectronic converter, consisting of a photodetector line and an electronic unit, registers the intensity distribution in the focal plane of the lens 6. This is achieved by a certain relative position of the elements 6 and 7. The distances between them are selected such that when working in parallel beams in the plane of the working surface of the photodetectors, a light spot is formed smallest diameter.

На фиг.2 приведена картина углового распределения интенсивности в плоскости линейки фотоприемников, поясняющая предлагаемый способ измерения, где Δφ - ширина минимума интенсивности; φmin - его угловое положение; ω - угловая ширина пучка, измеренная на уровне e-1.Figure 2 shows a picture of the angular distribution of intensity in the plane of the line of photodetectors, explaining the proposed method of measurement, where Δφ is the width of the minimum intensity; φ min is its angular position; ω is the angular width of the beam, measured at e -1 .

Проведение измерений по предлагаемому способу можно объяснить из следующих соображений. The measurement of the proposed method can be explained from the following considerations.

Отраженное от призмы излучение может быть представлено в виде интеграла Фурье:
Ψ=

Figure 00000008
dk
Figure 00000009
dkyR(kx, ky)
Figure 00000010
(kx, ky)e
Figure 00000011
(3) где R - коэффициент отражения от призмы;
Figure 00000012
- фурье-образ падающего на призму пучка; g - действительная функция указанных аргументов.The radiation reflected from the prism can be represented in the form of the Fourier integral:
Ψ =
Figure 00000008
dk
Figure 00000009
dk y R (k x , k y )
Figure 00000010
(k x , k y ) e
Figure 00000011
(3) where R is the reflection coefficient from the prism;
Figure 00000012
- Fourier image of the beam incident on the prism; g is the real function of the specified arguments.

После прохождения ограниченного пучка через линзовую систему (фиг.1) в параксимальной области фокальной плоскости системы формируется распределение интенсивности:
I(x′, y′)= I

Figure 00000013
R(Q,φ)
Figure 00000014
(Q,φ)
Figure 00000015
где Q = α x, φ = α y, α - коэффициент, зависящий от увеличения системы. Для возбуждающих пучков, обладающих симметрией на оси х = х' = 0, получаем:
I(y′)= I
Figure 00000016
R(φ)
Figure 00000017
(φ)
Figure 00000018
При возбуждении волновода гауссовым пучком и реализации условия слабой связи призмы с волноводом
exp
Figure 00000019
-2
Figure 00000020
1 получаем
Figure 00000021
(φ)=exp[-(Δφ/ω)2]
Figure 00000022
R
Figure 00000023
=1-P/(A2+B2)
A=0,5ΔφA=(nz-nв)/
Figure 00000024
n
Figure 00000025
+(1-δ2)/(1+δ2)
P=4Sn″/
Figure 00000026
n
Figure 00000027
(4)
B = S + P/4S, A′=L/
Figure 00000028
n
Figure 00000029
(5)
L=cos
Figure 00000030
cosβ+sinβsinφmin/
Figure 00000031
(6)
δ=
Figure 00000032
, S = 2δ/(1+δ2)
nz= -sinφcosβ+
Figure 00000033
sinβ (7)
Минимальное значение квадрата модуля R достигается именно при углах φ = φmin, при этом А (φmin) = 0. Тогда из (4) с использованием выражения (7) при условии А (φmin) = =0 получаем:
nв= npsin[β-arcsin(nc/np×sinφmin)] -
Figure 00000034
n
Figure 00000035
2-1)/(δ2+1) Из выражения (5) следует:
n″=P
Figure 00000036
n
Figure 00000037
4S откуда
γ = 2 x 105 Kon"lg e.After the passage of a limited beam through the lens system (Fig. 1) in the paraximal region of the focal plane of the system, an intensity distribution is formed:
I (x ′, y ′) = I
Figure 00000013
R (Q, φ)
Figure 00000014
(Q, φ)
Figure 00000015
where Q = α x, φ = α y, α is the coefficient depending on the increase in the system. For exciting beams with symmetry on the x = x '= 0 axis, we obtain:
I (y ′) = I
Figure 00000016
R (φ)
Figure 00000017
(φ)
Figure 00000018
When the waveguide is excited by a Gaussian beam and the condition of weak coupling of the prism with the waveguide is satisfied
exp
Figure 00000019
-2
Figure 00000020
1 get
Figure 00000021
(φ) = exp [- (Δφ / ω) 2 ]
Figure 00000022
R
Figure 00000023
= 1-P / (A 2 + B 2 )
A = 0.5ΔφA = (n z -n c ) /
Figure 00000024
n
Figure 00000025
+ (1-δ 2 ) / (1 + δ 2 )
P = 4Sn ″ /
Figure 00000026
n
Figure 00000027
(4)
B = S + P / 4S, A ′ = L /
Figure 00000028
n
Figure 00000029
(5)
L = cos
Figure 00000030
cosβ + sinβsinφ min /
Figure 00000031
(6)
δ =
Figure 00000032
, S = 2δ / (1 + δ 2 )
n z = -sinφcosβ +
Figure 00000033
sinβ (7)
The minimum value of the squared modulus R is achieved precisely at angles φ = φ min , with A (φ min ) = 0. Then from (4) using expression (7) under condition A (φ min ) = 0 we get:
n in = n p sin [β-arcsin (n c / n p × sinφ min )] -
Figure 00000034
n
Figure 00000035
2 -1) / (δ 2 +1) From the expression (5) it follows:
n ″ = P
Figure 00000036
n
Figure 00000037
4S from where
γ = 2 x 10 5 K o n "log e.

С учетом выражений (6) и (3) при φ= φmin получаем:
Imax = Ioe-1/y [1-P/(A2/4y+B2), (8)
Imin = Io(1-P/B2), (9) где y = (ω/Δφ)2, Io, Imax, Imin (см.фиг.2),
A=y

Figure 00000038
-B2+(1+y)P/2+
Figure 00000039
(10)
Пользуясь измеренными значениями Imax, Imin, Δ φ, W и φmin, из уравнений (8)-(10) рассчитываются Р и А, после чего из (1) и (2) находятся параметры мод.Taking into account expressions (6) and (3) for φ = φ min we get:
I max = I o e -1 / y [1-P / (A 2 / 4y + B 2 ), (8)
I min = I o (1-P / B 2 ), (9) where y = (ω / Δφ) 2 , I o , I max, I min ( see figure 2),
A = y
Figure 00000038
-B 2 + (1 + y) P / 2 +
Figure 00000039
(10)
Using the measured values of I max , I min , Δ φ, W and φ min , P and A are calculated from equations (8) - (10), after which mode parameters are found from (1) and (2).

Таким образом, можно одновременно определить ЭПП, его изменение Δn, обусловленное влиянием призмы, и потери в волноводе. Thus, it is possible to simultaneously determine the EPC, its change Δn, due to the influence of the prism, and the loss in the waveguide.

Пример конкретного выполнения. An example of a specific implementation.

Измерение параметров тонкопленочных волноводов осуществляли на установке, собранной на базе гониометра ГС-5. В реальном устройстве блок измерения угла выхода луча из образца выполнен в виде оптоэлектронного преобразователя, линейка фотоприемников которого помещена на кронштейне на расстоянии 0,7 м от выходной грани ПЭС, ось вращения ее совмещена с осью вращения поворотного стола с ПЭС и сопряжена с отсчетным устройством гониометра. Информацию с преобразователя снимали с помощью осциллографа. Размер ячейки фотоприемной линейки 20 мкм. В качестве объектива использован объектив зрительной трубы гониометра. Линейку фотоприемников располагали на оптической оси зрительной трубы на таком расстоянии, чтобы картина, формируемая в фокальной плоскости объектива, проецировалась окуляром Гаусса (f = 27,3) на рабочую поверхность фотоприемников. В качестве источника монохроматического излучения использовали Не-Ne-лазер с длиной волны λ= 0,6328 мкм. ПП материала ПЭС np = = 1,74970, преломляющий угол призмы β = = 60,6094о.The parameters of thin-film waveguides were measured on a setup assembled on the basis of the GS-5 goniometer. In a real device, the unit for measuring the angle of exit of the beam from the sample is made in the form of an optoelectronic converter, the line of photodetectors of which is placed on the bracket at a distance of 0.7 m from the output face of the TEC, its rotation axis is combined with the axis of rotation of the rotary table with the TEC and paired with a goniometer reading device . Information from the converter was taken using an oscilloscope. The cell size of the photodetector line is 20 microns. As the lens used the lens of the telescope of the goniometer. The line of photodetectors was placed on the optical axis of the telescope at such a distance that the picture formed in the focal plane of the lens was projected by a Gaussian eyepiece (f = 27.3) onto the working surface of the photodetectors. An He-Ne laser with a wavelength of λ = 0.6328 μm was used as a source of monochromatic radiation. PP material TEC n p = = 1,74970, refracting the angle of the prism β = = 60.6094 about .

В качестве фокусирующего элемента использован объектив с f = 1,01 м. A lens with f = 1.01 m was used as a focusing element.

Измерение ЭПП и потерь в волноводе проводят следующим образом. Определяют угловое положение минимума интенсивности - угол φmin, с помощью оптоэлектронного преобразователя измеряют Imax, Imin (фиг.2) и угловую ширину минимума Δ φ и по формулам (1), (2) определяют nb и γ.The measurement of EPI and losses in the waveguide is carried out as follows. The angular position of the minimum intensity is determined - the angle φ min , using the optoelectronic converter, I max , I min (Fig. 2) and the angular width of the minimum Δ φ are measured and n b and γ are determined by formulas (1), (2).

Результаты измерений для тонкопленочных кварцевых волноводов 1, 2 и эффузионного волновода в стекле ЛК6 (N 3) приведены в таблице. The measurement results for thin-film quartz waveguides 1, 2 and an effusion waveguide in glass LK6 (N 3) are shown in the table.

Claims (2)

1. Способ измерения параметров мод планарных оптических волноводов, заключающийся в возбуждении волноводной моды посредством призменного элемента связи и измерении углового положения минимума интенсивности φmin , отличающийся тем, что дополнительно измеряют угловую ширину Δ φ минимума интенсивности, максимальное Imax и минимальное Imin значения интенсивности в регистрируемой картине, а эффективный показатель преломления nb и потери γ для данной волноводной моды определяются из выражений
nв=nрsin[β-arcsin(nc/nр×sinφmin)]-
Figure 00000040
n
Figure 00000041
2-1)/(δ2-1)
γ = 2·105 Kon″ lg e, дБ/см где Δn = LW/2A-1/2; n″=P
Figure 00000042
n
Figure 00000043
(1+δ2)/8δ;
L = cosφmin×(cosβ + sinβ×sinφmin×
×(np 2 - sin2φmin)-1/2 ;
δ=
Figure 00000044
n 2 s -n
Figure 00000045
/
Figure 00000046
n 2 p -n
Figure 00000047

параметры P и A определяются величинами Δ φ и Imax , Imin из выражения Imax = Ioe
Figure 00000048
[1 - P / (A / 4y + B 2)] ,
Imin = Io(1 - P / B 2) ;
β - преломляющий угол призмы;
np, ns, nc - показатели преломления призмы, подложки окружения соответственно;
k0 - волновое число вакуума;
λ - длина волны излучения, мкм;
y = ω / Δ φ ; ω - угловая ширина пучка, измеряемая по уровню е-1.
1. The method of measuring the mode parameters of planar optical waveguides, which consists in exciting the waveguide mode through a prism coupler and measuring the angular position of the minimum intensity φ min , characterized in that they also measure the angular width Δ φ of the minimum intensity, maximum I max and minimum I min intensity values in the recorded picture, and the effective refractive index n b and loss γ for a given waveguide mode are determined from the expressions
n in = n p sin [β-arcsin (n c / n p × sinφ min )] -
Figure 00000040
n
Figure 00000041
2 -1) / (δ 2 -1)
γ = 2 · 10 5 K o n ″ log e, dB / cm where Δn = LW / 2A -1/2 ; n ″ = P
Figure 00000042
n
Figure 00000043
(1 + δ 2 ) / 8δ;
L = cosφ min × (cosβ + sinβ × sinφ min ×
× (n p 2 - sin 2 φ min ) -1/2 ;
δ =
Figure 00000044
n 2 s -n
Figure 00000045
/
Figure 00000046
n 2 p -n
Figure 00000047

the parameters P and A are determined by the values Δ φ and I max , I min from the expression I max = I o e
Figure 00000048
[1 - P / (A / 4y + B 2 )],
I min = I o (1 - P / B 2 );
β is the refracting angle of the prism;
n p , n s , n c are the refractive indices of the prism and surrounding substrate, respectively;
k 0 - wave number of the vacuum;
λ is the radiation wavelength, microns;
y = ω / Δ φ; ω is the angular width of the beam, measured at the level of e -1 .
2. Устройство для определения параметров мод планарных оптических волноводов, содержащее источник монохроматического излучения, расположенные по ходу излучения поляризатор, фокусирующий элемент, призменный элемент связи, установленный на столе, выполненном с возможностью поворота, а также блок регистрации угла выхода луча из образца, отличающееся тем, что в устройство введен объектив, установленный по ходу излучения за призменным элементом связи, блок регистрации выполнен в виде линейки фотоприемников, установленной в фокальной плоскости объектива, фокусирующий элемент установлен на расстоянии от входной грани призменного элемента связи меньшим, чем его задний фокальный отрезок. 2. A device for determining the parameters of modes of planar optical waveguides, containing a monochromatic radiation source, a polarizer located along the radiation, a focusing element, a prism communication element mounted on a table rotatable, and also a unit for recording the beam exit angle from the sample, characterized in that the lens is inserted into the device, mounted along the radiation behind the prismatic communication element, the registration unit is made in the form of a line of photodetectors installed in the focal plane of the lens, the focusing element is installed at a distance from the input face of the prismatic communication element less than its rear focal segment.
SU5008713 1991-10-18 1991-10-18 Method and device for measuring parameters of modes of planar optical waveguides RU2022247C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5008713 RU2022247C1 (en) 1991-10-18 1991-10-18 Method and device for measuring parameters of modes of planar optical waveguides

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5008713 RU2022247C1 (en) 1991-10-18 1991-10-18 Method and device for measuring parameters of modes of planar optical waveguides

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2022247C1 true RU2022247C1 (en) 1994-10-30

Family

ID=21588580

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5008713 RU2022247C1 (en) 1991-10-18 1991-10-18 Method and device for measuring parameters of modes of planar optical waveguides

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2022247C1 (en)

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Хоменко В.Е. и др. Рефрактометрический метод измерения параметров планарных световодов. ПТЭ, 1981, N 3, с.224-225. *
2. P.K. Tien, R.Ulrich, R.I.Martin. Modes of propagating light waves in thin deposited semiconductor films. Appl.Opt.Zett, 1969, v.14, N 9, р.291-294. *
3. P.K.Tien Zight waves in thin-films and integrated optics. Appl.Opt. 1971, v.10, N 11, р.2385-2413. *
4. Борисов В.И. и Сушков В.И. Волноводный метод изучения структурной слоевой неоднородности в полимерных пленках. ВМС, 1982, т.(А), XXIY, N 2, р.437-441. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2804073B2 (en) Apparatus and method for measuring the refractive index of a substance
US5502567A (en) Micropolarimeter, microsensor system and method of characterizing thin films
US4818071A (en) Fiber optic doppler anemometer
JP2004513363A (en) Especially for plasma resonance sensors for biosensor technology
US4380394A (en) Fiber optic interferometer
US5812255A (en) Process and device for determining the refractive index of different mediums
JPS62266439A (en) Spectral temporary optical analyzer
RU2022247C1 (en) Method and device for measuring parameters of modes of planar optical waveguides
JP3107410B2 (en) Optical waveguide section refractive index distribution measurement device
CA1235923A (en) Method of and apparatus for the measurement of the refractive-index profile in monomode optical fibres
Domanski et al. Compact optical fiber refractive index differential sensor for salinity measurements
US5335057A (en) Measuring geometry of optical fibre coatings with transverse incident beams
RU2102702C1 (en) Device for nondestructive measurement of width of dielectric and semiconductor films
Raine et al. Comparison of refractive index measurements of optical fibres by three methods
CA2194483C (en) Process and device for determining the refractive index of different mediums
EP0079945A1 (en) Fiber optic interferometer
SU1562791A1 (en) Method of measuring refraction index of heterogeneous materials
Gut The application of scattered light in the metrology of planar waveguides
JPH0610606B2 (en) Optical measurement method for quartz optical waveguide
SU1704038A1 (en) Device for measurement of refractive index gradient
SU1732314A1 (en) Planar optical waveguide parameters determination method
JPH09257697A (en) Surface plasmon resonance sensor apparatus
JPH0663970B2 (en) Method and apparatus for measuring refractive index of reflective anisotropic medium
JP2863273B2 (en) Displacement measuring device
Gut Mode beat measurement of planar optical waveguide