4.3.3. Зв'язок між канальними хвилеводами

Якщо два ідентичних канальних хвилеводи паралельні між собою і розміщені близько один до одного на деякій довжині L, то вони будуть обмінюватися енергією через затухаюче поле між ними. Цей принцип лежить в основі роботи направленого розгалужувача, який зображений на рис.12.

Рис.12. Направлений елемент зв’язку

При виготовленні направлених розгалужувачів для канальних хвилеводів існує серйозна проблема: допустимі відхилення є дуже критичними. Якщо хвилеводи не мають постійного поперечного перерізу і відстань між ними не постійна, то не виконується умова синхронізму і неможлива повна передача енергії з одного хвилеводу в інший. Щоб уникнути труднощів з допусками, використовують область зв’язку зі звуженням (рис.13). Хоча режим зв’язку вже не є синхронним, однак, теоретично можна отримати майже повну передачу енергії при значно менших вимогах на допуски на розміри.

Рис.13. Направлений елемент зв’язку зі звужуваною областю зв’язку

4.3.4. Зв'язок між планарними і волоконними хвилеводами

Найбільше практичне значення має проблема передачі енергії з планарного чи канального хвилеводу у волокно, і навпаки. Одним із перших варіантів реалізації таких схем була схема, в якій на тонкоплівковий хвилевід наносилась рідка крапля з високим показником заломлення. У місці нанесення краплі відбувався відтік енергії з хвилеводу під кутом θ. Якщо тепер вставити кінець волокна в цю рідину і орієнтувати його під кутом &thete; до нормалі, то можна перекачувати частину енергії з планарного хвилеводу у волокно (рис.14).

Рис.14. Схема зв’язку планарного хвилеводу з волокном

через відтік енергії

З допомогою такої схеми була досягнута ефективність зв’язку 50%. Однак, вона не зовсім підходить для стаціонарної установки. Крім того, ефективність зв’язку при передачі енергії з волокна у хвилевід звичайно гірша, оскільки поле у волокні не має відповідного експоненціального розподілу, який необхідний для збудження витікаючої хвилі, що приводить до сильного розузгодження полів.

Іншим варіантом схеми передачі енергії з планарного хвилеводу у волоконний є використання хвилеводу зі звуженим краєм (рис.15). Оптичне волокно у такій схемі вводиться у підкладку через циліндричний отвір у ній і закріплюється всередині з допомогою спеціального клею з відповідним показником заломлення. Дно отвору напівсферичне і розміщено так, щоб збирати енергію пучка, який випромінюється через звужений край хвилеводу у підкладку. У такий спосіб можна отримати хороше узгодження полів пучка і хвилеводної моди волокна. Хоча цим методом і можна отримати високу ефективність, проте застосовується він в основному з багатомодовими волокнами, а не з одномодовими.

Рис.15. Схема зв’язку планарного хвилеводу з оптичним волокном

через звужений край плівки

Розглянуті вище схеми призначені для зв’язку між волокном і планарним хвилеводом. Однак, в більшості випадків виникає необхідність з’єднати канальний хвилевід з волокном. У такому разі, найбільш часто використовують лінзи для узгодження полів канального хвилеводу і волокна, а також пряме стикування торець до торця (рис.16). Оптичні втрати, які виникають при такому з’єднанні, пов’язані в основному з неузгодженням полів хвилеводу і волокна, а також із френелівським відбиванням, що проходить на їх торцях. Для зменшення втрат при прямому стикуванні між торцями канального хвилеводу і волокна вводять імерсійну рідину.

Рис.16. Зв'язок канального і волоконного хвилеводів за допомогою лінзи (а) та прямим стикуванням торець до торця (б)