Анизотропные планарные волноводы для невзаимных пристроiв интегрально-оптических систем тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.03 ВАК РФ

КИКВСЬКИЙ УНИВЕРСИТЕТ 1МЕШ ТАРАСА ШЕВЧЕНКО

гг: од

1 3 1915 На правах рукопису

ЗАЕЦЬ ВАДИМ ГВАНОВИЧ

ЛШЗОТРОПШ Ш1АНАРН1 ХВИЛЕВОДИ ДЛЯ НЕВЗА6МНИХ ПРИСТРО'/В ХНТЕГРАЛЬНО - ОПТИЧНИХ СИСТЕМ

01.0-1.03 - Радюф^зика

АВТОРЕФЕРАТ

днсертаци на здобуття вченого ступенння кандидата ф!знко - математнчннх наук

КИКВ - 1994

Дисерташею в рукопнс.

Р-вбота виконнана в КиТвському ушверснтет! ¡меш Тараса Шввченка

Науковин кершннк: доктор ф1зико - матнматичннх наук,

професор Соломко Анатолш Олексшович

Офпцнш опоненти: доктор ф1зико - матнматичннх наук,

професор Фшлковський Олександр Терентшовнч кандидат техшчних наук, доцент

Вознесенський Валерш Олександропнч

Прслидна оргашзацдя: Ф1зико-техшчнин шстнтут АН УкраТнн

Захист в1дбудеться и-?0" 199В р. о_]2_год. в ауд_1.4

на засщанш Спещал1зованоГ Ради Д 01.01.17 в Кн'шському ушварснтет! ¡мен! Тараса Шевченка (262127, Кшв-127, вул. КоваловськоГ 1, радюф1зичинй фшсультот)

3 дисертацдвю можна оанайомнтись у б1бл1отоцд Кшвсысого уншерситету ¡мен! Тараса Шевченка (262017, Кшв - 17, Володнмирська 62)

Автореферат розкланнн " С^ 1995 р.

Вченнн секретар спещялЬованоТ вчоноУ Ради.

Шкавро ЛТ

ЗЛГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

АктуалыПсть теми,

В зв'язку з тпщйм розвнтком нових тиш'з оптичних 1нформац1йних систем зараз розробляються нов! технологи та нова оптична елементна база, яка може бути застосована для побудови внсокошвидких 1нтегрованих прнлад1в обробкн 1нформац1Т. Одними 1з розробляемих елемент!в оптичних систем в иевзаемн! 1итегрооптичн1 прнстроТ (планарн! 1золяторн та циркулятори).

НевзаешИ оптнчн! прнстроТ потр!бн! для подавления в!дбитого оптичиого сигналу, який значно порушув роботу лазера та оптнчного п1дсилтовача. Ц1 елементи мають застосовувати магн!тооптичний ефект 1 для сум1сност1 з 1ншими елементами ¡нтегрооптичних схем мають бути побудоваш на мапНтооптичних хвилеводах.

Експерементальн! та теоретичн! досл1дження невзаемиих оптичних плаиарних пристроГв вже тривае б!льш н(ж 15 рок!в. Зроблен! деяк! типи оптичних плаиарних 1золятор1в, як! використовують особливост! хвилеводного розповсюджеиня св!тла у магн1тооптичних середовнщах. Здеб1льшого ц! 1золяторн будувалнсь, викорнстовуючи технолог!ю феритових пл!вок зал!зо-1тр1евого гранату. Але сл!д п!дкреслнтн, що до цього часу не було зроблено оптнчного планарного 1золятора, який був би сум!сннй з 1нтегрооптнчними схемами та мав би прийнятн! для таких схем характеристики (пряме поглинання не б1льше 2 дб, зворотне поглинання не менше 30 дб) [1]. Таким чином зараз _ експеремеиталыН та теоретичн! дослЦдаення у цьому напрямку найб1льш спрямован! на пошук нових можливостей створення таких 1золятор1в.

Особливост1 поширення св!тла у магн1тооптнчних хвилеводах найб{льш описувалнсь методом зв'язанних мод [21. В зв'язку з тим, що цей метод не описув власннх мод хвилевода, в1н не дозволив змоделювати хвилеводи з великими невзаемнимн властивостямн. Та кож були знайден! фуидамеитальн! похибкн застосувашш цього методу для даного типу хвилевод!в [3]. Числов! та анал1тнчн! методи анал!зу власних мод булн

застосован! лише для анал!зу окремих випадк!в ан1зотропннх багатошарових хвилевод1в.

Таким чином актуалыНсть теми дисертад1йио1 роботи обумовлена тим, що досл!джен! в робот! методи опису та моделювання ан!зотропних багатошарових хвилевод!в можуть бути використан! для виготовлення оптичиих планарних поляризаторш, 1золятор1в, циркулятор1в та !нших невзаемиих планарних пристроТв, кр!м того, дослЦцкення характеристик таких структур дають 1нформац1ю про оптичн! властивост! цщ хвилевод!в .

Виходячи з цього, в робот1 взято 33 мету:

-теоретичне досл1дження особливостей поширення св1тла у багатошарових ан1зотропних хвнлеводах. Наукова новизна роботи полягае у наступному:

-Вперше до анал!зу власних мод аи1зотропних багатошарових хвилевод1в застосована методика парц1альних хвиль. Властивост! власних мод визначаються з незалежного анал1зу перетворенкя поляризаШйного стану плоско! хвил! при розповсюдженн! у кожному шар! хвилевода та на кожнШ границ! м1ж шарами хвилевода. Пропонована методика анал!зу особливостей формування власних мод хвилевода, яка дозволяс достатньо легко моделювати багатошаров! хвилеводн з задаиими параметрами.

- Вперше запропоновано при розв'язаин! електродинам!чиоТ задач! пошуку власних мод застосовувати наближення ксаз! ТМ та кавз! ТЕ мод, яке дозволяс значио змсншити к!лыс!сть р1внянь системн, що описуе власиу моду, та значно спрощуе 1нтерпретац1ю отрнманнх результат^.

-Досл1джено вплив на властивост! власно! модн ефект!в перетворення полярнзацШного стану при повноыу в»утр1шиьому в1дбнтт! хвил! в!д границ! двох ан1зотропинх шар1в.

-Встановлено, що невзаемна зм!на полярнзаиЯ та товщин в1дс!чкн власних мод магн1тооптнчних хвнлевод!в зростас прн зменьшенн! р1зннц! показник!в заломлення хвнлеводного та покровних шар!в.

- Знайден1 принципн створения планарних полярпзатор1в цдркулярннх мод та мод дов!льноТ л!нШно1 поляризац1Т.

- Знайден1 умови, яким мають задовольняти параметри ан1зотропного хвилевода, вкритого металевою пл!вкою, для створення планарного 1золятора на floro основ!.

- Встановлена можлнв1сть створення хвилевода з дов1льним поляризанШним станом власноТ модн на ochobí ан!зотропного хвнлезода з багатошаровою покр!вною областю. ,.

Виконан! в дисертацД досл!дження т1сно пов'язан! з практнчннмн задачами 1нтегральноГ оптшот та оптоелектрон!ки. Результати, що отриман! у робот!, можуть бути внкористан1 при розробц1 !нтегральних невзаемннх пристроТв (поляризатор!в, 1золятор1в та Шфкулятор1в).

Основн! положения, то виносяться на зяхист.

1. Вдосконаленнй метод теоретичного розрахунку пол!в та дисперсП власннх мод багатошарових оптичннх хвилевод!в, в якому задача власних мод анал1зуеться поблочно та р!шения знаходиться як комб1нац!я р!шень для елементарних хвилевод!в.

2. Методика моделювання оптнчних хвилевод!в 1з заданнмн електродинам1чннми характеристиками, в як!й i3 анал!зу особливостей формування власннх мод синтезуються параметрн шар!в хвилевода по наперед заданих характеристиках власннх мод.

3. Невзаемн! властнвост! планарннх структур найб!льш сильно внражен! у слабоспрямовуючих магн!тооптнчннх хвилеводах

_Anpoftmlff роботн.

Основн! положения роботи допов!дались та булн представлен! на

IV ВсесоюзнШ конферениД по ф!зичн!й оптиц1- Томськ.1991; М!лщународн1й школ! сем!нару по оптнц! конденсйованих середовнщ - КиТв,1993;

5 пауковому сем!нару 'Ф!зика шгнГпшх явнщ', Донецьк, 1993; G пауковому сем!нару 'Ф!зшса магн!тннх явнщ', Донець, 1993; MMM-INERMAG 38th annual conference on magnetism and magnetic materials, Minnesota, 1993;

8th International school on condensed matter physics, 1994, Varna; Magneto-optical recording International symposium '94 (MORIS'94), Surugadai, Tokyo, Japan, Sep. 1994; International Conferance on Magnetism, Warshava, Poland, Aug. 1994;

М1жнародн1й науково-техн1чн!й конференцИ 'Сучасна рад1олокац1я' КиТв-1994. Публ1кац1Т

За матер1алами робота опубл1коваио 13 друковаиих праць. Структура та обсяг роботи

Днсертац1я складавться 1з вступу , ш!стьох розд!л1в, зак1нчення, 152 стор1нок машинописного тексту, 22 малюнк1в, 110 посилань на л!тературн! джерела.

3MICT РОБОТИ

У adyni обгрунтовуються актуальшсть дисертацп, сфорыульован1 и мета та положения, що внносяться на захнст, дано короткий sMicr дисертацп. Також описуються поняття, яга поим 8астосовуються у робот1. Протропним середовнщем буде наанватися середовнще, яке опнсуеться тензором даелектрично! проникност1 а дшгональшшн piniiiiuH дгёсннмн компонентами та нед1агоналышми уявинми компонентами. Аншотропннм середовнщем буде називатнся середовнще, ягадо yci компонента цього тензора ддйсш. У всЬс шших внпадках середовнще буде називатнся проашзотропним.

У першому posnmi розглядаються методики опнсу та моделювання оптнчннх багатошаровнх проашаотропинх хвнлевод1в. Пропонусться аастосовувати два метода опису власннх мод таких хвнлевод!в: хвилевнй та метод парцдальннх хвиль. У параграф! 1.1.1 на прнклад! анал!зу власпих мод довшьно намагшчеиого ыагштооптичного хвнлевоца розглядаеться хвнлеводний метод. У цьому метод! ршення piBHHHb А*аксвела в вццювщшшн граннчшшн умовамн розшукусться, 8астосовуючи наближення itBasi ТЕ 1 iCBaai ТМ мод. , Ui умовн припускають гал!сть вщношеиня ршницд величин поперечних хвнлевнх вектор!в циркулярно поляризованих хвиль, яга формують моду, до Тк середнього та иа.шсть piaiumi na6iry фаз цнх хвнль прн розповсюджеши вщ одно! ыела хвилевода до

!ньшо!. Застосовуючи першу умову, система ртнянь, яка опнсуе власну моду, частково д!агонал1зуеться, а друга дозволяв шукати розпод1л поля власноТ модн в виглвд1 суми розпод!л1в поля ТМ 1 ТБ мод. Це дозволяв значно спростити анал!з отриманнх результата та зменшитн з 8 до 2 р1внянь снстемн, яка описуе власну моду. Це особливо важливо, коли анал!зуеться багатошаровий хвилевод, тому що кожний шар зб!лыиуе к!льк!сть р!внянь снстемн на 8 р1внлнь. Для власиих мод дов1льно намагн!ченого магн!тооптичного хвилевода, застосовуючи цю методику, отрнман! формули опнсу та проведеи1 розрахунки дисперсИ та розпод]лу поля.

У параграф! 1.1.2 особливост! формування та розповсюдження власиих мод нормально та повздовжньо иамаги!ченого симетричного магн!тооптичного хвилевода анал!зуються, застосовуючи метод парц!алышх хвиль. Пропонуються фазов! д1аграми для анал!зу поляризащйиого стану хвил!, що формуе моду, у кожнШ точц! хвилевода, де в!д1сладаються ампл!туди двох ортогоиальних л!н!йних компонент поляризацЦ та зсув фаз м!ж ними. Було доведено, що на кожному пер!од! розповсюдження моди ефект Фарадея повороту площини поляризацЯ кожноТ з л!н1йних компонент мае повн1стью бути компеисований ефектом зсуву фаз м!ж ТМ 1 ТЕ компонентами поляризацЦ при повному внутр!шньому в1дбитт! хвнл!, що формуе моду, в!д меж хвилевода. Анал!зуючи цю умову на фазових д!аграмах, було отримано квадратнчие р!вияння для розрахунку ел1птичност! та дисперс1йне р!вняння для власних мод. Показаио, що виходячи з цьо;о анал!зу ус! характеристики власноТ моди м о жуть бути отриман! з незалежного анал!зу перетворень поляризац1йного стану при в1дбнтт! чи проходженн! хвил!, що формуе моду, через кожну граннцю хвилевода та перетворень при розповсюдженн! у кожному шар! хвилевода. Виходячи з того, що для слабоспрямовуючих хвилезод!в наблнжения кваз! ТМ та ТЕ мод не вшсонусться, у параграф! 1.2 для анал!зу власних мод такого хвилевода запропоновано застосовувати наближення кваз! цнркулярних мод, яке припускав мал!сть р!зниц! Френелевськ!х зсув!в фаз для ТМ та ТЕ компонент поляризацЦ. Полярнзац!я власних мод розшукувться у внгляд! суми л!во та право

б

полярнзованих компонент. Отримано, що поляризац!я власних мод. слабоспрямовуючих хвилевод!в е майже циркулярна та що кваз1 л!ва та кваз! права моди розштовхуються 1з зб1льшенням товщини хвилевода . У параграф! 1.3 на приклад! повздовжньо та нормально намагн!ченого магн1тооптичного хвилевода показано, як 1нтерпретувати результата модел! парц!альних хвиль симетричного хвилевода для досл1джання особливостей формування та розповсюдження мод несиметричного хвилевода. У параграф! 1.4 хвилеводннм методом кваз! ТЕ та кваз! ТМ мод вир!шуеться задача пошуку власних мод хвилевода з активним хвилеводннм шаром. Так як о дне з середовищ такого хвилевода мае просторову дисперс!ю, для анал!зу такоГ структури мають бути застосован! зм!нен! граннчн1 умови. Отримано, що особливост! розповсюдження мод у такому хвилевод! як!сно сп!вподають з особлнвостями розповсюдження мод у повздовжньо намагн!ченоыу магн!тооптичному хвилевод!.

У друг!й глав! досл1джуеться вплив на формування власних мод ефект!в повного внутр!шнього в!дбиття. У параграф! 2.1 анал!зуеться повне внутр1шне в1дбиття в!д меж! г!ротропна область - !зотропна область 1з врахуванням г!ротропних властнвостей середовищ. Показано, що врахування цього впливу не дуже зм!нюс властивост! власннх мод. Так, напртспад, ел1птичн!сть мод зм!нюеться не бЬльш н!ж на 0.1 %. У параграф!

2.2.1 хвилеводннм методом кваз1 ТМ та кваз! ТЕ мод вир!шуеться задача пошуку власних мод хвилевода, пкий навантажений дов!льно намагн!ченнм магн!тооптичннм шаром. Прнводяться розрахован! залежност! дисперсИ та розпод!лу поля власних мод для деяких тнп1в таких хвилевод!в. У параграф!

2.2.2 анал1зуються особливост! формування мод таких хвилевод!в, застосовуючи фазову та ампл!тудну . умови поперечного хвилевого резонансу. Якщо спостер!гати ^а перетворенням стану поляризаиЛ хвнл!, що формуе власну моду, то так як г'зннця м!ж ТМ та ТЕ компонентами поляризац!! ц!сТ хвил! зм!нюеться п!сля в1дбиття в!д 1зотропного шару, не змЫюеться при розповсюдженн! в !зотропному хвнлеводному шар1 та в!дпов!дно ампл1тудно! умови поперечного хвилевого резонанса мае не зм!шоватись п1сля повного пер!оду розповсюдаення у хвнлевод!, то в1дц!ля маемо, що ця р!зниця

мае бутн протилежного знаку при в!дбнтт! в1д !зотропного шару та в!д г!ротропного шару. Ампл1тудн ТМ та ТЕ компонент при в!дбитт! в!д г!ротропного шару мають не зм!нюватись. П!сля досл!дження особливостей повного внутр!шнього в!дбиття в1д мапНтооптичного шару, було отрнмано, що це може бути у випадку повздожньоТ намагн!ченост! лнше для ел!птично поляризовано! хвнл! та внпадку нормально! намагн!ченост1 лнше для л!н!йно поляризовапно! хвнл!. Та кож було отрнмано, що зсув фаз м!ж ТМ та ТЕ компонентами полярнзац!! у цьому випадку залежить в!д в!дношення ампл!туд цнх компонент. Таким чином вигляд полярнзац!! власно! модн хвнлевода, що навантаженний магн!тооптичшш шаром, та значения м компонент булн отриман! з апл!тудно! умови поперечного хвнлеводного резонанса. У параграф! 2.3 досл!джуеться вплнв поперечно! компонент« намаги!чейост! ( компонента, яка лежнть у площин! хвнлевода та ортогональна напрямку розповсюдження модн) на формування мод багатошарових мапИтооптнчних хвилевод!в. Показано, що ця компонента невзаемно змИпое зсув фаз для ТМ компонент« полярнзац!! плоско! хвнл! при п повному внутр!шньому в!дбигт1. Приведенн! розрахушси залеяшостей невзаемно! зм1нн днсперс!! та ел!птичност! власно! модн в!д параметр!в хвнлевода.

У третей глав) для ан!зотропного хвнлевода методом парц!альннх хвиль досл!длсуються особлнвост! формування та розповсюдження власннх хвиль для р!зних внпадк!в ор!ентац!! осей ел!псоща показ1Ш1с!в заломлення до осей хвнлевода. Ягацо ц! ос! сп1впадагсть з осями хвнлевода, власн! моди е ТЕ та ТМ поляризован!. Розрахован! дцсперсИ цнх мод для деяких параметр!в хвнлевода. Показано, що у внпадку, коли одна !з осей спрямована п!д дов!льннм кутом до площини пл!вш1, поляризац!я власннх хвиль мае напрямок, Я1шй в1др!зняоться в!д напрямку ТМ та ТЕ мод. Досл!дасено залежн!сть цього напрямку в!д параметр1в хвнлевода. Та коз: с показано, що у внпадку, коли одна !з осей лежить у площин! пл!вки та мае дов!лышй кут !з напрямком розповсюл;кенпя модн, поляризац!я моди змИиоеться в!д ел!птнчно! коло меж хвнлевода до л!н!йно! у центр! хвнлеводдого шару.

У четвертой глав! для г!роан!зотропного хвилевода методом парц!альних хвиль досл!джуються особливост! формування та розповсюдження власних хвиль для р!зних випадк!в сп!вв1ддошення циркулярного та л1н1йного

двупроменезаломлення хвилеводного шару. Приведен! залежност! ел!птичност! та дисперсИ власних хвиль для р!зних випадк!в таких хвилевод!в. Знайден! та досл!джен! умови 1снування щфкулярно поляризованих мод у тагах хвилеводах. Досл1джен! ф1зичн1 явшца, як! можуть бути застосован! для побудови оптичного планарного !золятора на основ! проан!зотропного хвилевода, навантаженого металевою пл!вкою. Знайден! умови, яким мае задовольняти хвилевод для цього. У п'ят!й глав! досл!джуються планарн! поляр!затори, для побудови якнх застосовуеться ефект р1зниц! товщин в!дс1чки для мод ортогонально! поляризац!!. Приведен! розрахунки р1зниц! товщин в!дс!чкн для р!зних випадк!в магн1тооптнчного хвилевода, хвилевода, навантаженого магн!тооптичним шаром, та ан!зотропних хвнлевод1в. Особливу увагу було пред!лено слабоспрямовуючнм хвилеводам. Знайден! умови побудови поляризатора циркулярних мод та поляризатора мод дов!льно спря?яовашю1 поляризац!!. Також у ц!й глав! були розглянут! принципн побудови планарних оптичних !золятор!в, як! застосовують невзаемн! полярнзатори циркулярних мод. У шост!й глав! розглядаються методи розрахунку та моделювання багатошаровнх Нротропннх планарних хвилевод1в. Пропонуеться модель опису особливостей повного внутр!шнього в!дбнття плоско! хвил! в!д багатошарово! облает!. Доведено, що зеув фаз п!сля цього в!дбиття може регулюватися з! зм!ною товщин шар!в, що дозволяв моделюватн г!роан!зотропш хвнлеводи з заданою поляризацию власн"х мод. Для хвнлевод!в з багатошаровим г!ротропним хвилеводним шаром розглядаються особливост! проходження плоско! хвил! через стрнбок г!ротроп!!. Було доведено, що у цьому внпадку иароджуеться в!дбнта хвиля ортогонально! поляризац!!. Також, розглядаючи фазов! та полярнзац!йн1 перетвореиня у хвилеводному шар!, було доведено, що, застосовуючи так! хвнлеводи, можливо значно зб!льшитн невзаемн! властнвост! власних мод.

У ззк1нченн! сформульован! основн! внсновки дисертацЯ.

1.3астосовуючи методи гтарШальннх хвиль та кваз! ТМ 1 кваз! ТЕ мод, проведено теоретичннй анал!з особливостей формування, розпод!лу поля, поляризацШних характеристик, дисперсИ та особливостей розповсюдження власних мод у:

• дов1льио намапНченних магн!тооптичних планарних хвилеводах,

- хвилеводах з активним хвилеводним шаром,

ан!зотропних хвилеводах з дов1льним ан!зотропним хвилеводним шаром,

- г!роан1зотропннх хвилеводах,

• багатошарових г!ротропних хвилеводах.

Пропонован! у данШ робот! модел! дозволяють достатньо просто та точно моделювати та розраховувати практично дов!льн1 г!роан!зотропн! хвилеводи.

2. Показано, що власн! моди мапНтооптичного хвилевода у раз! мало! НротропИ та великого значения р!зниц1 показник1в заломлення хвнлеводного та покр!вних слоТв описуються моделлю кваз! ТМ та кваз1 ТЕ мод, де власне значения поляризапЛ моди розшукуеться у вигляд! комб!нацЯ л!н1йних ТМ ! ТЕ компонент. Умова викорнстання ц!е! модел1 визначаеться палим параметром, якнй дор!вшое вЦщошеншо р!зниц! м1ж кутами двох циркулярно поляризованих хвиль, як1 формують моду цього хвилевода, до Тхпього 1сута з поверхн1стю пл!вки. В ¡ншому випадку власн! моди описуються моделлю кваз1 циркулярннх мод, де власне значения поляризац!! моди розшукуеться у вигляд! комб!нанЯ л!воГ та право! цдркулярно! компонент».

3. Отримано, що власн! моди повздовлшьо нашгн!ченого мапНтооптичного хвилевода о ел!птично поляризован!. Ел1птнчн1сть мод прямус до л!н1йио! при змеишени! г!ротроп!!, товщнни хвилевода, р1зннц! показник!в заломлення м1и шарами та сб!льшенн! номера поди.

4. Досл!дз::ен! особлнвост! повного внутр!шнього в!дбиття ел!птично поляризовано! хвил! в!д границ! м!ж г!роаи!зотропшшн шарами. Показано, що у багатьох внпадках ц! особлнвост! нохсуть бути описан1 з урахуванням пгг1пн фазового ссуву м!?:{ ТМ та ТЕ компонентами полярнзэпД . Такох« показано, що цей

ефект мае бути врахований у розрахунках у випадку великого значения г!ротропИ та для слабоспрямовуючого хвилевода.

5. Отримано, що власи! моди хвилевода, навантаженого магн!тооптичним шаром, е ел!птичио поляризован! у випадку повздовжньоТ намагп1ченост1 та л1н1йно поляризован! у випадку нормально! намагн!ченост1. Ел!птичн!сть мод прямуе до циркулярно! при зменшенн! р!зниц! показник!в заломлеиня хвилеводного та покровних шар!в.

6. Досл!джено вплив поперечно! компоненты намагн1чеиосг! на параметри власних мод. Отримано, що ця компонента невзаемно змЬпое зсув фаз для ТМ компонеити поляризац!! при повному виутр1шньому в!дбитт1 в1д площин хвилевода. У випадку повздовкшьо! намагн1чеиост1 е невзаемиа зм1на дисперс1! ТМ моди хвилевода. У випадку намагн1ченост1 у площин! хвилевода е зм!на ел!птичиост1 мод, яка може дор1внюватн 50% для слабоспрямовуючих хвилевод!в.

7. Показано, що для ан1зотропного хвилевода, якщо одна ¡з осей ел!псо!да показник!в заломлеиня спрямована п!д кутом до площини пл!вки, поляризац!я власних мод спрямована п1д 1ншим кутом до площини пл!вки. Досл1джено залежн!сть цього кута в1д параыетр!в хвилевода. У випадку, коли одна 1з осей лежить у площин! хвилевода та мае кут !з иапрямом розповсюджешш моди, поляризац!я власно! моди е ел1птичною на меж! хвилевода та л!н!йиою у центр! хвилеводного шару.

8. Досл!джен1 полярнзацДОн! характеристики власних мод при дов!льних сп!вв!дношеннях л!н!йного та циркулярного двопроыенезаломлення хвилеводного шару. Отримано, що нав!ть мале л!н!йне двопромеиезаломлення може зиачио зменшитн ел1птнчн1сть мод. Знайдеи! умови !сиування циркулярних мод у г!роаи!зотрошшх хвилеводах. Отриман! умови побудови планарного оптичного !золятора на основ1 г!роан!зотропного хвилевода, вкритого металевою пл!вкою.

9.Досл!джен! особлнвост! побудови планарних оптичних поляризатор!в, як1 базуються на ефект! р!зииц1 товшин в!дс1чки для мод ортогонально! полярнзацЦ. Показано, що л!и!йие та циркулярне двопромеиезаломлення значно покращуе параметри таких поляризатор^. Досл1джен1 умови побудови полярнзатор!в цир1сулярних мод та мод дов!лыю спрямовано! л!н!йно!

полярнзанД. Найб1льш спр!ятлнв1 для цього с слобоспрямовуюч! ripoTpcnui та ан1зотропи1 хвнлеводн. Показано, що невзаемний поляризатор цнркулярннх мод е перспективннм для сгворешш планарного оптичного 1золятора.

10. Побудована модель опису та синтезу г!роан1зотропннх хвилевод!в з багатошаровимн хвилеводшш та покровними шарами. Показано, як, застосовуючн багатошарову покр!вну область, отримувати хвнлеводн з заданнми дисперс!ею та поляризащею власннх мод та як зиаходнтн к!льк1сть та товщнни uix шар!в. Досл1джен ефект народження в1дбнто! та пройшовшоТ хвил! ортогонально! л1нШно! поляризаиЯ при проходженн1 хвнлею стрибка rlporponil. Цей ефект може приводитн до значного поснлення невзаемннх властнвостей хвнлевод!в з багатошаровою Нротропиою хвилеводною областю, якщо товщннн шар!в з узгоджешши.

Основн! результат« длсертанД опубл!кован1 у наступннх роботах.

1. Соломко Л.Л., Заец В., Колокольцев О.В. "Оптические волноводные моды гнроаиизотропного волновода" Опт. и спектроскопия, том 71, вып 6, 1991, стр 1079-1084; 2.3аец В.И., Колокольцев О.В., Гайдай IO.A. .Соломко А.А."Волновой анализ квазн ТМ/ТЕ мод магнитооптического волновода" Опт. н спеотроскопня, т.77, N 1, стр, 79-04,1994; З.Ззец В.1., Колокольцев О.В., Гайдай Ю.А., Соломко А.А."Лучевой анализ квазн ТЕ и квазн ТМ мод гиротропного волновода" Опт. н спектроскопия, т.77, N 3, стр. 201-211, 1994;

4.Zaets W. Multilayers magnetooptical waveguides/ ISCMP, 8th International school on condensed matter physlc3 , Varna, Bulgaria, 1991;

5.Zaets V/.. Kolokoltsev O., Gayday J., Solomlto A. "Studies of optical modes in magnetic wavegides" 38th annual conf., on magnetism and magnetic material, Minnesota, 1993, Pros., pp.07; Q.Zaets W., Kolokoltsev O., Gayday J., Solomko A.// Int. conf. on Magnetism (Warshav/, Poland), 1994, P.180.

7.Solomko A., Gayday .J.,Kolokoltrev O.Jvantsov I.,Zacts V/.// Int. conf. on Magnetism (\Varsha-.v, Poland), 1991, P.3G3.

8. Заец В. Тпроанизотрошше оптические волноводы" Тез. докл. IV Всесоюзной конференции по физической оптике, Томск-1991, стр. 12, 1991;

9.3аец.В. "Опический планарный волновод на магнитооптической подложке" Междунар. школа семинар по оптике ковденснр. сред - Киев, тез. докадст.17, 1993;

Ю.Соломко A.A., Гайдай 10.А., Заец В.И., Колокольцев О.В Дисперсия оптико-волноводных иод планарного гнротропного волновода/ 5 научный семинар Физика магнитных явлений, 1993, 24-29 мая, Тездокл. стр.177;

П.Соломко A.A., Гайдай IO.A., Колокольцев О.В., Заец В.И. "Бреговская дифракция оптическх волноводных мод на параметрически возбуждаемых спиновых волнах / 5 научней семинар Физика магнитных явлений, 1993, 24-29 мая, Тез.докл. стр.181;

12.3аец В.И., Колокольцев О.В., Гайдай Ю.А., Соломко A.A. Квазициркулярные моды магнитооптических волноводов/ 6 научный семинар Физика магнитных явлений, 1994, 2&-31 мая, Тез.докл. стр.145;

13. Соломко A.A., Гайдай Ю.А.„ Колокольцев О.В., Заец В.И., Иванцов И.В., "Интегрально - оптический анализатор спектра раднолакационного сигнала на магнитных пленках" Международная научно - техническая конф. "Современная радиолакацня" Киев 1994. тез. док. стр. 139-140;

Цитиваиа литература

1.К. Ando "Nonreciprocal Devices for Integrated Optics" International Congress on Optical Scienca and Engineering, Paris, 1989;

2.Солоыко A.A., Гайдай 10 .А., Довженко A.B. н др. Преобразование оптических волноводных ыод в планарных гнроаннзотропных волноводах/ Опт. и спек., т.61, вып.З, с.606-610, 1986;

S.Snyder A.W.,Ankiewicz A.,Altintas A. Fundamental error of recent coupled mode formulation/Elect.Lett. 23, 20, ррю1097-1098, 1987;

Annotation.

This thesis presents theoretical methods of analysis of plnnnr gyrotropical and anisotropical waveguides. Eagenmodes of such waveguides are studied by the straight solving of Maxwell's equations and by the using special features of the plane wave propagation in gyroanisotropical layers and of the total internal reflection. For the straight solving Maxwell's equation some useful approximations are proposed using. These approximations significantly decrease order of solved equation system. Some new technique of matrix operation for solving of this task is proposed using too. The beam method is based on the condition of transverse optical resonance in gyroanisotropical media. The eagenmodes process formation is studied in terms of the plane wave matching in waveguide core layer. Special features of the eagenmode formation in arbitrary gyrotropical, arbitrary anisotropical and some gyroanisotropical planar optical waveguide arc studied. The effective refractive index and the ellipticity of eagenmodes of such waveguide have been calculated. A method of analysis is proposal for the eagenmodes of planar waveguide with magnitooptical substrate or with magnitooptical top layer. Using special features of a total interna! reflection from magnitooptical layers the model of eagenmodes formation is studied. From phase and amplitude conditions of transverse optical resonance the effective refractive index, polarization state and field distribution of such modes have been obtained. Some special features of non-reciprocal propagation of eagemncdes in such waveguide ere studied.

In this thesis it has been shown that nonreciprccai properties of eagenmodes decrease for weak-guided magnifoopficM waveguide and wok-guided waveguide on magnitooptical substrate. It has been shown too, that non-reciproco 1 polarizator of circle polarized mode can bs mide or. such waveguide.