Элементы и устройства волноводной оптики для оптических систем связи и обработки сигналов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.21 ВАК РФ

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ИНСТИТУТ ОБЩЕЙ ФИЗИКИ

На правах рукописи УЛК 621.378.33

ЩЕРБАКОВ Евгений Алексеевич

элементы и устройства волноводной оптики ДЛЯ оптических систем связи и обработки сигналов

( специальность 01.04.21-лазврпая физика )

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математяческих наук в форме научного доклада.

Москва-1992г.

Рабога выполнена в Институте общей физики Российской Академии Наук. . .

Официальные оппоненты : доктор физико-математических наук,

профессор В.В. ПРОКЛОВ

доктор физико-математических наук, профессор В.П. РЕДЬКО

доктор физико-математических наук, профессор С.Н. СТОЛЯРОВ

Ведущая организация: Университет дружбы народов

им.П.Лумуыбы ( г.Москва )

Зашита диссертации состоится 30 марта 1992 г. в 15 часов на заседании специализированного совета №1 в Институте общей физики РАН, по 8дресу Москва, ул. Вавилова,38.

С диссертацией можпс ознакомиться в библиотеке ИОФАН,. Автореферат разослан уУ" Фэвраля 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета

В.П.МАКАРОВ.

- 2 -

ОБЩАЯ ХАРАКСЕРИСТИКА РАБОТЫ: ■

Актуальность теш. Стремительное развитие волоконной оптики определило ряд направлении фундаментальных и прикладных исследований в области создания сверхширокополосннх ( В>1оГГЦ ) оптических систем связи и обработки сигналов. Оди^. из них является исследование йпзнческих принципов и разработка интегрально-оптических элементов и устройств для. свврхшлрскополосшх БОЛО. Причем метода интегральной сптики позволяют реализовать подобаке устройства в ' виде гибридных и монолитных оптоэлектронных схем. Существенным обстоятельством, является таете возможность реализации нелинейных интегрально-оптических элементов и функциональных устройств на их основа.

Помимо этого, методами волоконной оптики возможно создание целого ряда уникальных приборов, в частности, интерферометров, которые Могут значительно превосходить по . своим параметрам объемные аналоги.

Перечисленные обстоятельства, а также возможное применение интегрально-оптических элементов и схем в оптических вычислительных системах скоростной обработки информации делает актуальной задачу исследования, разработки и рззлизеции волноводннх элементов и устройств.

Цель работы. Настоящая работа посвящена псслэдовавго и разработке интвгральго-оптяческил элементов и устройств на основе Т1!ЫВЪОэ и м>: ктр волноводов для оптических систем связи п обработки сигналов; исследования п реализации волоконных

ЫКПВШ1

с»- * 1.2. лета ОтА»л г.ерт*циЯ

'¡('to,

интерферометров Майкельсона для спектральных измерений. • -

Научная новизна и практическая ценность.

Проведены исследования аберраций волноводных геодезических линз в TiiLiKbOj, в результате было определено, что оптическая анизотропия кристалла приводит к появлению поляризационных аберрации , которые качественно объясняются и количественно описываются в приближении геометрической оптики с хорошим соответствием експериментальныы результатам.

Предложен способ смещения рабочей точки элвктроойтического брегговского модулятора с помощью стационарной фазовой дифракционной решетки, локализованной под электродами в волноводе. Экспериментально исследованы характеристики модулятора на основе TiiLinbo3 волновода.

Ка основе тупзльно-связаншх волноводов в т1и.шьо3 реализован интегрально-оптический модулятор бегущей волнц позволяющий осуществлять модуляции света (х=1.3 мкм) при малой мощности управляющего сигнала (~шВт) с динамическим диапазоном НдБ в полосе частот по менее 8 ГГц.

Проведены исследования характеристик пленарных и канальных волноводов получаемых путем ионного обмена в кристалле RTF, в результате которых обнаружена значительная (дпх/дп.-2) анизотропия приращения показателя преломления в еь:ктр волноводах.

На основе проведенных исследований разработана технология пзготовлепия и реализованы канальные еь:ктр волноводы не разрушающиеся при плотности мощности до 10 МВт/см2 в непрерывном режима на длине волны а=514 нм ( 900мВт на выходе одномодового волновода).

Проведены экспериментальные исследования по возбуждению в кристалле КТР акустических поверхностных волн с помощью ветречноштыревых преобразователей вдоль направления осей х и у кристалла, в результате измерены скорости распространения АЛВ в КТР и вносимые потери на двойное преобразование электрической мощности в акустическую.

На основе связанных канальных кыктр волноводов проведено экспериментальное ассяадованш es линейного преобразования света на длина волны я=Г.06 tau в зависимости от вводимой в один из волноводов модности. Получено Ю% преобразование света из одного волновода в другой при пиковой' мощности 5 КВт.

Щюдяоаэн метод изготовления одномерных и двумерных дифракционных элементов в кристалле КТР путем анизотропного ионного обмена. Экспериментально исследованы параметры дифракционных структур и реализована анизотропная брегговская дифракция света.

Изготовлены я исследованы интегрально-оптический спектро-анвлизатор на основе оптимизированного акустооптического дефлектора и сферических волноводных геодезических линз и макет коррелятора с временным интегрированием. Получено разрешение по частоте Z.B МГц и реализована база коррелятора равная 3*Ю5.

На снове экспериментальных и теоретических исследований волоконных интерферометров Майкельсояа изготовлен интерферомзтр

то

с разностью плеч 50 км и разрешающей способностью 10 ,с помощью которого измерена ширина спектральной линии полупроводникового лазера с распределенным реллеевским волоконным резонатором.

Предложен автогетеродинный метод неразрушапцаго измерения ■шела фотонов с помощью нелинейного волоконного интерферометра и

- ъ -

экспериментально реализован нелинейный интерферометр с ■ разностью плач 5.7 ил.Измаранный интерферометром фазовый набег пробной' еолны составил Ю~2 при мощности' сигнальной 70 мкВт.

Изготовлен волоконный 5- километровый интерферометр Койкельсона с волоконным ег3+усилтзлем, используемым для компенсации потерь.На длине волны \=1.56 мкм реализован коэффициент усиления 2 дБ .позволивший полностью компенсировать потери в световоде.

На защиту выносятся;

I. Экспериментальное обнаружение и теоретическое объясните поляризационных аберраций волноводных .геодезических линз на основе одноосных анизотропных кристаллов.

• 2.Новый тип волговодаого брегговского злектрооптического модулятора в т1:ыиъо3 с линейной модуляционной характеристикой,

31Реализация и исследование параметров широкополосного амплитудного электрооптического модулятора "бегушей волны" в т1:1ЛНЬ03.

4.Экспериментальная реализация и исследование канальных р.Ь:ктр волноводов, выдерживающих до 900 мВт' непрерывной мощности и обнаружение анизотропии приращения показателя преломления.

5.Возбуждение акустических поверхностных волн в кристалле КТР.

6.Реализация нелинейной перекачки оптических волн в связанных №:ктр волноводах.

7.Новый метод изготовления одномерных'и двумерных волноводных структур.

8.Исследование интегрально-оптического анализатора и коррелятора с временным интегрированием на основе Т1:ыыъ03.

Э. Экспериментальна л реализация и исследование волоконных

интерферометров Майкельсона: линейного с разностью плеч 50 км; нелинейного для неразруиапцего измерения числа фотонов и интерферометра с компенсацией потерь.

Апробация работы и публикации. Материалы диссертации представлялись и докладывались: на Всесоюзной конференции "Интегральная оптика, физические основы и 'приложения" ( Новосибирск,1984 г.); на V Всесоюзной школе по оптической обработке информации ( Киев, 1984г.); на 2й Всесоюзной конференции "Проблемы развития радиоопткки" (Тбилиси,1985г.); на конференции "Оптика лазеров" (Ленинград, 1987г.); на 5й Европейской конференции по волоконно-оптическим системам связи (Швейцария, 1987г.); па Всесоюзной конференции "Проблемы оптической памяти" (Ереван, 1987г.); на Международной конференции по лазерам и электрооптике (США, 'Анахайм 1988г.);нз Международной конференция по интегральной фотоншсе (США, Монгёрей 1991 г. ); на Международной конференции по лазерам п электрооптике (США, Балтимор,1991); па Международной конференции по нэлинейннн явлениям в волноводах ( Англия, Кембридж, 1991 г.); на Международной .конференции по интегральной оптике и оптической волоконной связи ( Франция, Париж, 1991г. ); на Международной конференции по когерентной и нелинейной оптике ( Санкт-Петербург ^91).

По материалам диссертации опубликовано 32 работы. Список основных публикаций приведен в конце автореферата.

ГЛАВА I. ЭЛЕМЕНТЫ ИНТЕГРАЛЬНОЙ ОПТИКИ НА ОСНОВЕ т1:МКЬ02 ВОЛНОВОДОВ.

§1. Волноводные геодевические линзы.

Во многих интегрально-оптических схемах, л проздз всего в широкополосных устройствах аналоговой обработки - сигналов применяются волноводные геодезические линзы (ВГЛ). '

В работах по оптическим геодезическим линзам, опубликованных к 1984г..было, разработано несколько методов исправления сферических аберраций и проведен подробный анализ аксиально-симметрпчшх линз в приближении геометрической оптики, однако практическое использование ВГЛ в качестве фокусирующих- элементов требовало реализации размеров светового пятна в фокусе, близких к дифракционному пределу, и поэтому существенным являлся анализ волновых аберраций в таких линзах. Помимо этого,вследствие анизотропии подложки, возникают поляризационные аберрации,которые такта необходимо принимать во 'внимание при использовании геодезических линз на основе т.ы,1ыьо3.

Впервяе поляриззщюшше аберрации в ВГЛ. на осноеэ и.¡ыпьо, были изморены в работо [I], а в работе ¡2 ] было получено аналитическое вырэЕение, описнвзщее иоляризслцюшше аберрации в ВГЛ на основе анизотропных кристаллов. В тх-дгаЩ-зном волноводе в ынъо3, приращение показателя преломления Ап в волноводом слое значительно меньше разности обыкновенного п0 и необнкновенного пе показателей преломления (дп=»о,о1; по-по=0,08). Поэтому параксиальные световые пучки, проходчадае через геодезическую волноводпует линзу, являются поверхностными вэлпамя с ТЕ- и ТМ-поляризацизй.

которыо можно приближенно считать необыкновенной и обыкновенной волнами соответственно. Примем эффективные показатели преломления для ТЕ-мод приблизительно равны п* , а для-ТМ-мод - п*. Учитывая данное обстоятельство,а такяе зависимость необыкновенного показателя преломления от угла относительно оси кристалла било получено выражение для поляризационной аберрации ВГЛ:

ЙР-Р^-Р^ { 1-Пд/П^) ае [ СОБв+в/в1п0+2СО89/ (1-СО30) -2 ] , (1.1)

где п0 и по-обшсновзЕ1шй л.необыкновенный показателя преломления, кс»кв1п0- радиус линзы в плоскости волнивода, й- радиус кривизны ее поверхности,, а-угловой размер .линзы.

Оценки по формуле для экспериментально исследованных геодезических линз на основе Т1:ынъо3 волновода дают значения поляризационных аберраций с точностью до 15%. ' ' '

Исследуемые ГЛ изготавливались на подложках из пиобата лития, ориентированных так, чтобы оптическая ось кристалла ( ось г нз рас.1,а) лежала в плоскости подложек (т-сроз кристалла). Выбранная ориентация- кристаллических осей является оптимальной с точки зрения последущего применения волноводаых линз в акустооптических устройствах обработки сигналов,- так как поверхностные акустические волны возбуждаются наиболее эффективно вдоль осп г кристалла

ЫНЬ03. ' / ■

При измерении - волновых п поляризационных аберраций ВГЛ, лазерный пучок с длиной волны 0,63 ыкм п гауссовым поперечным расх.роделением интенсивности вводился в т1-ди®узный волновод через его полированный торец, а шпрша пучка варьировалась от 1.5 ш до 3 мм. На рис.1.б,в. представлены распределения интенсивности н фокусе ВГЛ для двух поляризаций.

в результе исследования волносих аберраций было установлено,

Ход лучей в геодезической линзе

а)

Распределение интенсивности в фокальной плоскости Г/1

Или»

Ком)

Г-ьГ

м

-¡\ г

-Н

г, мкы

ТМ-мола в)

Рис. 1.

что в отличив от фокусировки гауссова пучка обычный объемной линзой, когда распределение интенсивности остается неизменным,как в фокальном, так и в любом другом поперечном сечении, в случав геодезической волноводной липзы, поперечное распределение интенсивности света в сфокусированной поверхностной волне претерпевает существенные изменения: вместо -одного яркого выраженного максимума появляются сначала два, а затем и более максимумов, число которых растет с удалением от. фокуса .М

Сравнение результатов расчета с экспериментальными данными [3] позволяет сделать вывод о'том,'что оценги сферических аберраций', геодезической ■волнозодной' линзы' в приближении' геометрической ' оптики приводят к большим ошибкам и не отражают истинную ширину распределения интенсивности света в фокусе геодезической линзы на только в области существенного -влияния дифракции, по а далеко за пределами этой области, причем, это распределение претерпевает значительные изменения при прохождении светового пучка через фокус геодезической липзы.

§2. Брзгтовский модулятор с линейной характеристикой.

Одной из задач, возникающих при разработке волоконных датчиков электромагнитных полей является создание линейных модуляторов оптического излучения. Под зим термином подразумевается модулятор, в котором может бить достигнут малый уровень пелпиейяых искажений без дополнительного постоянного потенциала (напряжения смещения), подаваемого па управляющие электрода.. Как правило,электрооптичеекпе модулятора, такие как брегговеккй, интерферомегричэский, на связанных волноводах и т.п. имеют пелмнейпыа модуляционные характо! лстики. В частности, наиболее

распространенные модуляторы, брегговский и Ентерферсметрический (типа Маха-Цандера) имеют модуляционную характеристику вида:

1-1 81па(Д,У ),

° ' у А/2

где ^-интенсивность света на входе модулятора, х-интенсивность света на выходе, 7-напряжзние на электродах, ух/2 -полуволновое напряжение. Поэтому при аналоговой модуляции наблюдаются значительные нелинейные искажения, которые могут быть сведены к ишшыуму подачей на электроды постоянного напряжения (напряжения смещения) ус. Основным недостатком электрического смещения рабочей точки является необходимость введения в схему дополнительных радиотехнических элементов, что увеличивает габариты и снижает надежность работа устройства.

Для достижения в Орегговском шдуляторе линейного режима без напряжения смещения, в работе [ б ] было предложено ввести в волновод под электрода стационарную фазовую дифракционную решетку с периодом л, раБным периоду структур! электродов.

Общая схема модулятора изображена нз рис.2.а,б. Распределение показателя преломления в области волновода юшю представить в виде функции пв(у), конкретный вид которой определяется типом волновода.. Если к электродам модулятора приложить управляющее напряжение у, то в волноводе наездятся фазовая дифракционная решетка с периодом л. Векторы стационарной и наведенной решеток направлены вдоль оси г, в свот распространялся под малым углом к оси х. При этом оптическое излучение будет дифрагировать на системе двух фазовых решеток, которую можно охарактеризовать суммарным возмущением показателя преломления вп(у,г).таким образом, чтд. полный показатель преломления в области волновода, включающий систему решеток, мояно представить в видо:

Брегговский модулятор с линейной а мплитудной характеристикой

а)

Амплитудная характеристика модулятора

Ка-и)

б)

Рис.2.

вп(у,г)»пв(у)+5п(у,г)

Шло получено соотношение для расчета модуляционной

характеристики линейного брегговского модулятора. Проведенный

анализ показывает, что вид модуляционной характеристики зависит на

только от приращения показателя преломления и профиля стационарной

фазовой решетки, но и от сдвига фаз между постоянной и наведенной

решеткой. Линейный режим работы с сохранением вида ыодуляцноннной

характеристики достигается при сдвиге фаз ф кратном ют.

Экспериментальвый образец модулятора был изготовлен на основе

т1'-диффузного волновода на у-срезе ниобата лития. Волновод

о

получался путем диффузии пленки Т1 толщиной БООА в течение 6 часов при температуре Т=950°С. Стационарная фазовая решетка была сформирована с помощью двойной диффузии титана. Приращение показателя преломления в решетке определялось толяиной титана, ( в Данном случае 30 А0 ), температурой и временем диффузии. Решетка имела период л=1б мкм; .длину ь=1,б мл; ширину и=1б0 мкм.Дополнительная диффузия проводилась при температуре Т=1000°С в течение ь=4 часов.

Встрачно-шпгревая система электродов была получена над фазовой реготкой из пленки адапшия толщиной 2000 А и состояла из 10 пар электродов с периодом л=16 мкм. Ввод и вывод излучения в модулятор осуществляется с помощью рутилових призм. Исследования проводились для ТЕ поляризации па двух длинах волн: л 1 =0,63 мкм и х2=0,В6 мкм.

На длине' волны л Ю.бЗ мкм в волноводе юг ля распространяться три ТЕ мода и две ТЫ. Эффективность дифракции света для первой мода составила 4=0,8, что при изморенном полуволновом напряжении у\/2° 6,7 ® соответствует напряжению смешения V- 4,7 В. Дифракционная эффективность и эквивалентное напряжение смещения

связаны выракениеи:

я У-2 V,- агсз!пУ? с л/2

Для измерения модуляционной характеристики на электроды подавались пилообразное напряжение с амплитудой 27 В. Прогюду лирз п ашюо излучение регистрировалось фотоумножителем. Сигнал с фотоушояителя поступал на вход осциллографа. Полученная характеристика приведена на рис.2.б. Следует отметать, что описанная технология изготовления стационарной решетки позволяет изменять величину смещения рабочей точки путем дополнительного отжига поддонки до изготовления электродов. Контраст в "0"-ом дифракционном порядке составил 97%, а в "1"-ом - 94%. Для оценки диапазона линейкой работа модулятора на вход подавались синусоидальные сигналы с частотой 100 кГц. Замзтнае искажения наблюдались для сигнала с амплитудой у>1В. Ширина полосы рабочих частот модулятора составила 300 МГц.

§3. Амплитудный модулятор" бегущей волны".

Передача широкополосных сигналов СВЧ диапазона по зйлокопно-оптическим линиям связи (ВОЛС) возможна в настоящее время двумя способам: либо путем непосредственной модуляции тока накачки полупроводникового лазера СВЧ сигналом, либо с использованием внешних модуляторов света, в частности, интегрально-оптических на основе Т1:ЫИЬ03.

Причем первый способ модуляции наиболее подходит для применения в системах связи с прямым детектированием, в то время, как внешняя модуляция наиболее перспективна для создания когерентпых ВОЛС . Наряду с этим, существует ряд задач, связанных с передачей сигналов СВЧ диапазона по соединительным ВОЛС, в частности, для

соединения иехду собой станций космической связи в земных условиях.

Целью настоящей работы являлась разработка и исследование параметров интегрально-оптического модулятора "бегущей волны" на основе т1>ыыьо3 для передачи слабых ( < 1мВт) сигналов СВЧ диапазона. . , -

Схема модулятора представлена на рис. з.в.б. На первом этапа на поверхности г-среЬа ЦыъОд методом фотолитографии изготавливались структуры титановых полосок толщиной 70 нм и шириной 7 мкм, причем расстояние мезду ними изменялось от 6 до 9,5 мкм для разных структур. Затем провожалась териодшйузия ц в ниобат лития в течение 15 ч цри температуре 990°С во влажной аргоновой атмосфере. в результате на поверхности подлоеки получалась система связанных .канальных волноводов, в которых на длине волны а =1,3 мкм Ьозбуздались одна ТН- и одна ТЕ- мода. Длина связи волноводов составляла 13 ш, прячем в зависимости от расстояния мевду вошободэмп наблюдалась различная степень перекачки излучешш из одного волновода в другой.

Следующим этапом было изготовление на поверхности волноводов электродов для модулятора "бегущей волны". При этом учитывались дьа основных фактора, влияющих как на фор,¡у амплитудно-частотной характеристики электрода, так и на величину управлящего напряжения модулятора, а именно: необходимость согласования по волновод сопротивлению системы электродов, представлящих собой иикронолосковую СВЧ линии, с источником сигнала и нагрузкой: п диссинативныо потери СЕЧ волны в тонкопленочшх электродах.

Электрода изготавливались на поверхности нодлозкн из последовательно напыленных слоев титана и золота фотолптогра^гчо-

Электрооптический модулятор "бегущей" волны

а)

АЧХ модулятора

аб о -3 -6 43

О 2 + 0 8 10 ггц

б)

Рис.3.

ским способом. Для уменьшения сватовых потерь между волноводным слоем и электродами предварительно напылялся подслой Л1203 толщиной 0,3 мкм. Более подробно технология изготовления электродов описана в (7). Полученная в результате этого структура, имела следующие параметры: дошна электродов 13 мм, зазор мевду электродами 6 мкм, ширина сигнального электрода 11,5 мкм, толщина 2,8 мкм, сопротивление сигнального электрода 10 Ом.,

На рис.3.в. приведена амплитудно-частотная характеристика электродов, нагруженных на сопротивление 50 Ом, в диапазоне 1.2-121ТЦ. По уровню 6 дБ ширина полосы составляет 8 ГГц. После изготовления электродов измерялось полуволновое напряжение модулятора, составившее 10 В.

Для измерения оптических характеристик модулятора излучение полупроводникового лазера длиной волны 1,3 мкм вводилось в волновод через полированный торец подложки. На электрода подавалось управляющее напряжение амплитудой 200 мВ от СБЧ генератора с выходным сопративлением 50 Ом. Световой поток на выходе модулятора проецировался с помощью микрообъектива на площадку скоростного рт-фэтодаода на основе тпсаАзР/тг.

Измерения динамического диапазона модулятора проводились на частоте ЗГГц. При мощности излучения лазера 5 мВт величина динамического диапазона превосходила 40 дБ. Полные оптические потери в модуляторе составили 2 дБ.

Вакной характеристикой данного устройства как системы передачи и обработки является коэффициент гармоник. Для его измерения на модулятор подавалось управляющее напряжение 2,5 В на частоте I ГГц. Экспериментально - наблюдавшиеся амплитуды второй и третьей гармоник выходного сигнала не превышали -35 дБ.

ГЛАВА II.ЭЛЕМЕНТЫ ИНТЕГРАЛЬНОЙ ОПТИКИ НА ОСНОВЕ rb;ktp ВОЛНОВОДОВ.

S Г.Исследование канальных м>:ктр волноводов.

Волноводы на основа кристаллов КТР представляют большой интерес для создания различных интегрально-оптических устройств, поскольку эти кристаллы обладают • высокими элзктрооптяческшяг я нелинейно-оптнческиш коэффициентами, при высеком порога оптического повреждения. Однако, оптические характеристика волноводов в КТР были исследованы недостаточно полно.

Целью данной работа являлось определение• параметров abiktp-полноводов с помощью измерения распределений интенсивности полей мод в ближней зоно ti2,i3,isj.

Кристалла КТР, используемме для изготовления волноводов,

шрадапн и обработаны по технологии, описанной в работа [ 12 j

Канальные волновода, ширина которых (м) изменялась от 3 до ю мил

с шагом I мкм были изготовлены на подложках г-среза вдоль сот y с

помощью TOimoro обмена из расплава шзпо, "черЗз мзску из ' au

о J- о

толщиной 500 А с подслоем и тогацшой 100 А (рас.4.а.) при

темперзтурв 400°С-п течение 15,мин. Посла провэдэгот ионного

обмена каска удалялась стандпртшшп траштолями без поЕрездеппя

поверхности кристалла. '.

. 3 получениях волповедах определялось число волноводннх ес~ п Е*-мод и балл измарепы распределения штенсгашссти полой в бликкей зоне на длино волны х=633 ш. (Рис. 4. б.) Еало установлено, что' кодовый состав волноводов для излучений, поляризованного вдоль осой X и г отличался в значительной стеаеЕЯ. Бмео ■ подобная

Метод изготовления канальных • волноводов в КТР

ям/о.

600% юо%

а)

Распределение интенсивности на торце одномодового волновода

"> ' Кал)

-------

ГУ ---+- а 1--- -----

- V.. >

г. мкм

-• О »

б)

в)

4 • *

X, мкм

Рис.4.

анизотропия отмечалась лишь для Св •. ктр-волноводов. Потери в изготовленных волноводах составляли не более I дБ (длина волновода - I см) и была обусловлены, в основном, несовершенством обработки поверхности кристалла.

существенная зависимость кодового состава канальннх нь:ктр волноводов от поляризации определялась различием Ееличин максимального приращения показателя преломления Дпх и дп2. Бнли определена дпх и Дпе, а такве глубина волноводов по измерэнным распределениям полей основных мод с помощью метода эффективного показателя преломления [ 13,15 ]. Наилучшее соответствиз эксперимэнталъшх и теоретических распределений интенсивностей достигалось при сладущих параметрах (профшь распределения ПШ по глубже волновода описывался дополиитальной Функцией ошибок аг£с(з/й),а а по пшринэ - ступенчатой функцией) Дпх=0,006, дп,=0,003, <1=4 мкм. Следует оплетать, что модальное распределение соответствует распределению ППП при небольпшх временах диффузии (<:а 1ч), а при увеличении времени ионообчена до Зч распределение ППП изменялось, прячем в центре распределения наблюдалось уменьшение приращения показателя преломления.

§ 2. Определение оптической стойкости еь.-ктр волноводов .

В насто гадее время для создания целого ряда иптогральпо-оптиче-ских устройств широко используется волноводе на основе кристаллов ыньо3. При этом область применения этих устройств ограничивается близним инфракрасным диапазоном (0.8 мкм - 1.5 мкм), поскольку в видимом диапазоне волновода па основе ьшьо3 имэпт низкую оптическую стойкость вследствие фоторефрактивиого эффекта. Данное обстсятольствс ограничивает область прима наши интегрально-оптпче-

ских элементов значением оптической мощности на более I мВт ,(х=633 ш), при отом плотность мощаости не превосходит Ю4 Вт/с^. •

Учитывая, что порог оОъемаого разрушения составляет для КГР более I ГВт/см2, моано было ошдать значительного увеличения плотность мощности в канальных волноводах на основе ЮТ, в частноста, в диапазоне длин вояз от 480 нм до 550 ни.

Поэтому цель» настоящей работы было измерение оптической стойкости иь:ктр волноводов з гаше-зеленой области спектра [ 14-15).

. Канальные волноводы изготавливались методом описанным в предыдущей параграфе.При измерении оптической стойкости излучение аг лазера вводилось б канальный волновод шириной 4 мкм, в котором распространялась одна мода Е^ (х=514 ны) и несколько ех-шд. Зависимость выходящей световой мощности из волновода Рвьк от мощности света РБХ перзд входаш торцом, измерялась только для одномодового случая.(Рис.5.6.) При атсм изменение мощности света, падающего н? входной торец волновода., осуществлялось изменением тока накачки лазера, полное время измерения одной кривой составляло I час. Полученные зависимости' РБНХ(РВХ)

представлены на рис.Б.э, . из которого видно, что линейность еашеимости сохраняется до величины Рвцх=600 мВт на длино волны 514ш.!. Оптическое разрусвниз ваблэтдзлось при мощности 900 мВт.В диапазопе мощностей ог 600мВт до ЭООмВг наблюдалась значительная нестабильность выходного излучения связанная ,ао видимому ,с возбуждением в' кристалле КГР акустических и тепловых волн,Измерение потерь с кппальном волноводе шириной 4 мкм дало величину <2 дБ/см, при это:< осповной вклад в потеря внесла неоднородногть краев маски п недостаточно качественная полировка поверхности подлогами. Отметим таккз, что зпеискмость Р-,,-ЛР„.,)

¿.Л

Измерение оптической стойкости волноводов в КТР Р,мВТ

повторялась, как при увеличении, так и при уменьшении входной мощности, что, свидете.ш>ствовало об отсутствии фотоиндуцированнш изменений волноводах параметров в указанном диапазоне световой мощности. •

§ з. Возбуждение акустических поверхностных волн в г.Ъ:ктр.

Результаты • исследования оптической стойкости иь:ктр волноюдов открывают новые возмоккости по создании активных элементов интегральной оптики для систем обработки сигналов, в частности, акустооптических планарш модуляторов и дефлекторов. Причем наиболее эффективным вариантом, являлось бы- использование взаимодействия акустической поверхностной волны (АПВ) с ошическшж поЕерхностшма волнами. Однако, оставался открытым Еопрос о возможности возбуждения АПВ Б 1фисталле КТР с помощью Бстре'чяо-штщхтых преобразователей (ВШП), поскольку отсутствие данных о величинах пьезоконстант для КТР нз позволяло заранее судоть об эффективности возОунденая АПВ. В свою очередь измерение пьезоконстант затруднено вследствии высокой ионной проводимости кристаллов КТР, зависящей в значительной степени от методов роста.

Целью настоящей работы было возбуждение АПВ в кристалла КТР с помощью встрачноштиревнх преобразователей и измерение основных характеристик ВШИ и акустической поверхностной волны [16 - 17).

Симметрия кристалла КТР (орторомбическая, класс т-2) допускает возбуждение АПВ неюсредствено с помощью ВШП вследствие существования пьезозффекта. При этом, также исходя из симметрии, можно сделать вывод о том, что в плоскости Х,У существует только два направления, вдоль которых делипы распространяться чистые моды

АГШ. Эти направления совпадает с плоскостяш зеркальной сишвтрии кристалла и соответствуй: осям Хит.

Для изготовления подлоЕвк использовались пластины размерами 10x15x1мм3 вдоль осей К,у,г соответственно.После механической полировки и отмывки на поверхности подложки изготавливался опхпческий волновод путем ионного обмена в рзсшгавэ соли нь?;о3,Ер1 температуре 350° С, в течении I часа. Измерение дроводзшста подложек КТР до и посла ионного обмена показало, что проводимость посла ионного обмена уменьшается примерно па два порядка п составляет 6 пСм. Далее с номощьв фотолитогрвфга изготавливались встречно-итиревыз электроды со следупдими пэрачетрзш период структуры л = 8 цкм, длина электродов и-1 га, число пар к=30, расстолниз меаду системами преобразователей 5.9 ш (рис.б.а.), Измеренная статическая егдсость электродов на частоте I КГц составила 2.2 пф.

Исследование электро-аку отческих параметров ЕШП проводилось с помощью проходящего п отраззнного спгналоз. Резонансная частота преобразователя, ориентированного вдоль оси X, составила 241.8 Г.ГГц, сшрппа полосы частот (по уровна 3 дБ) - 6 ЫГц, а сотерн на одно преобразование 11,5 дБ. (рис.6.б). Результаты изшрешй с помощыз отраженного сигнала, проводзшыз для аналогичного ЕШП, но ориентированного вдоль оси т показали смацзжз реоозапспсй частота на величину 0.8 МГц .

Для измерения скорости ЛПВ применялся лкпульсний глтод, ориентация ВПШ была такова, что возбуждаемая ЛИВ распространялась вдоль оси у кристалла. Значение скорости составило 3.9 и'Усек (ошибка измерения нз более - 0.025 км/сек).

Анализ полученных экспериментальных результатов свйдзтйдЬт-'

Схема возбуждения АПВ в кристалле К'ГР

7 ми

Зависимость вносимых потерь от частоты

-во

210 220 230 240 250 2Й0 270

Мги

б)

ствует о том. что возмсото достаточно эффективное возОукдзние в кристалле КГР акустических поверхностны?, волп с помощью Bain.

§4•Нелинейная перекачка света в связанных м^КТР-волноводах.

Для создания сверхштрокоштасных волоконно-оптических систем связи нового поколениям частности для -семитонных БОЛЦ, к реализации скоростных систем оптической обработки информанте, необходима разработка оптических фугссциоиалышх устройств обладающих быстродейстлизм менее Ю~ис. Причем одним из пэрнзнтов, является применение с этой целью' управляемых спэа'см штегральго-гпгп'тесм/;-: пергклич&телзй и- затворов, т.к. г оптическом диапазоне поручены импульсы длительзостьв менее Иерсшктазшгм, с а той точи! зрения, ярдяется переключатель на основе нелинейных , сзязгпшк оптячзскж- водговодов ргнее экспериментально реализованный в интегрально- оптическом взриэлха па осповв • ниобата лпткк и арсенпда галлия, а тзкке в кваризвю. волоконных световодах.

Учитывая. что в настоящее время не найдено уитекроальшго Miiepiidna уголРТБоряшнъ ЕССМ требование то&бко^ким для рзлт,1зяц-.гл онпгтеского аереклщенчя сгерхкороткс.; ссзтогх: тиульсоп, кочен иоГ"1''. »эхоргЕалл*. rszirzsrz Awiafo-'po бсл-тя. ШЧНПЗШЮОЦ. VJXtlMJVO COW'S, МХЛ2 потер« И «CO^VS стой'Лоп-, ъпгхчтср «t:TVtw-itr>ir Oiui;»:' г.з «••р-л:-*»?:;^- ••*

тгрпстопг!;'-'. " ^ T Т'.ТГ' (Г-'/'Ч. /■

Нелинейный направленный ответвитель

Р (О) 1

Линепнып режим Р=100вТ

Р1

б) 50нс

Нелинейный режим Р=5квТ

Р1

— 44.

____ 1 .1- [ЛХГ ____

— • . .. 1 1 . . —

в)

путей ионного обмена кь+ из расплава RbNOg в подложку КТР z-среза в течение 15 хин при температуре 350°С. Волноводы были одаомодовыыи на длине волны 1,06 мкм для излучения, поляризованного по оси х. В качестве источника излучения использовался ыа:yag лазер работавший в режиме модуляции добротности и синхронизации мэд. Длительность цуга импульсов составляла 200 не,длительность отдельного импульса в цуге 200 не, а частота следования импульсов в цуге 100 МГц. Максимальная пиковая мощность излучения составляла 500 кВт.

Для ввода излучения в канальный волновод использовалось одномодовоа анизотропное волокно, сохраняющее поляризации.Из волокна свет вводился в RbiKTP волновод через отполированный торец с помощью системы из двух 20х микрообъективов, при этом световая мощность перед входным микрообъективом не превышала 10 кВт и регулировалась смещением входного торца волокна. На выходе из волновода сигнал регистрировался с помощью скоростного фотодиода (ширина полосы =2ГГц) и стробинтегратора, соединенного с компьютером . Специальные меры, вклвчащие отбор световодов и тщательную юстировку плоскости поляризации излучения относительно осей анизотропного волокна, были выполнены для исключения зависимости степени и направления поляризации излучения в используемом волоконном световоде от вводимой мощности.

В линейном режиме ( при малом входном сигнале) на выходе исследованного направленного ответвителя практически вся световая мощность была сосредоточена в возбуждаемом первоначально волноводе (длина волноводов - 7 мм; отношение сигналов на выхода 10:1). При увеличении входного сигнала возникает фазовая расстройка между волноводами и степень перекачки изменяется. В каадом цуге лазерных

Шапульсов пиковая мощность изменяется от нуля до некоторого максимального значения. Соответственно, измеряя значения мощности в каждом импульсе из цуга для двух волноводов ( в одном из которых мощность на выходе увеличивается при увеличении входной мощности Р^(0), а в другом- уменьшается) , можно определить степень перекачки для кавдого значения входной мощности. На рис.7., приведены распределения амплитуд импульсов в цуге в двух связанных волноводах для следующих случаев: линейное прохождение цуга импульсов накачки через направленный ответвитель (отношение амплитуд сигналов в двух каналах 10:1) (Рис.?б,в); нелинейная перекачка световой мощности (отношение амплитуд сигналов 2,25:1 при максимальной входной мощности 5 кВт) (Рис.7г,д). Следовательно, при увеличении входного сигнала от 0 до 5 кВт из одного волновода в другой перекачивалось около 4056 световой мощности.

Таким образом, впервые была продемонстрирована нелинейная перекачка излучения в направленном ответвителе на основе связанных №:КТР волноводов.

ГЛАВ' III.Дифракционные элементы на основе кристалла КТР.

§ I. Реализация и исследование характеристик фазовых объемных дифракционных решеток в кристалле КТР.

Фазовые дифракционные решетки широко используются для создания различных элементов и устройств в квантовой электронике.При этом, чаще применяются ре.^ьефше решетки со специальным профилем штриха, и' значительно реже объемные, изготавливаемые голографическим методами в бихромировагаюм желатине и в фоторефрзктивных

кристаллах. Характеристики используемых объемных фазовых решеток обладают, при этом рядом недостатков, в первую очередь, малой оптической стойкостью к лазерному излучению,а также недостаточной временной стабильностью параметров.

Одним из вариантов реализации объемных дифракционных решеток в стеклах и в кристаллах является метод их изготовления путем диффузии различных элементов через периодическую маску.При этом, в процессе диффузии изменяется( как правило увеличивается) показатель преломления, а после стравливания маски, получается подложка с периодически промоделированным показателем преломления Таким методом были изготовлены объемные решетки в стеклах и в ыньо3. Однако, вследствие изотропного распределения диффузанта, полученные решетки были достаточно топкими 2-5 мкм,т.е. на могли работать в брегговсксм режиме,и имели дифракционную эффективность не более 10% .

С точки зрения реализации брегговских решеток, уникальные возможности открывает применение эффекта анизотропного ночного обмена в кристалле ИГР.Данный эффект заключается в том,что при определенных условиях, коэффициент диффузии ионов кь+,вызывающих приращение показателя преломления вдоль оси г кристалла КТР, значительно превосходит коэффициенты диффузии вдоль осей хит.

В связи с этим,цель настоящей работы заключалась в реализации объемных фазовых решеток в кристалле КГР с помощью анизотропного ионного обмена и измерении их характеристик [211.

В качестве подложек применялись кристаллы КГР выращенные раствор-расплавным методом при использовании растворителей на основе ^О-КРОд-кОд на затравку. Размеры подложек составляли, 10*15*1 мм3 вдоль осей х,у,г, сответственно. После полировки,на

поверхности подложки z-среза напылялась пленка tí толщиной 200 а, п фоюлитсра^яесюм способом азготивлзЕалась изоиа с периодом б мкм_ (Fue.8.а).Потом подлошеа с масксй попадалась в расплав

гI

смеси солей RbNo3+Ba(iio3)2 при температуре 350^0. Бремя диффузии варьировалось в пределах от 30 шш дс> 120 мин. По окончании дай'Уыш маска стравливалась химически адтьм без повреждения, поверхности подложки.

Измерапиа вариации показателя нрелсмяешш с помощью фазоконтрастнсго микроскопа показали,что посла диффузии в течение 120 мин,приращение показателя предощэнйя пвекзходат на глубину до 170 мкм.01м9тим,что ширина зазора маси: ijjk этом составляла з мкм. Параметры полученных реветск указывала на то, что данные фазовые реиаткы могут работать в рениме брегговешй да£>акции света.

Известно, что в зависимости от соотношения параметров фазовой рзшетки и светового пучка возможны различные картищ Д1$ракцш свата.которые можно характеризовать универсальным параметрам Клейна о=2тгл(1/л2,где А-перапд решетки,х-длина eojkí света,а ^•глубина,В тон случзе,когда ц<1 реализуется случай дифракщп; ?амана-11ата, который отличается присутствием многих дпф^акциошшх максимумов. Если q>I0,to говорят- о дифракции Ерегга, при этом необходим,чтобы световой пучок гадал под фиксированным углом eg огносигельао решетки ч Б этом случае душа

присутствовать только два максимума в распределении интенсивности света, э именно один из дифракционных х^нлп т^и основной ' Xq,причем при определенных iiopaMsipai решетки возможна полная перекачка света только в один максимум.Случай I^CKlo, относят к промежуточному варианту.Следует иметь в виду, что данная классификация справедлива только в случае синусоидальной

Метод изготовления грачовых решеток в КТР

[] Я Я н й

:э'"'"! миш ч

] да

а)

ЬМиы л и Ц

АТГГТ!-----

1Н

ктр

Рлсг^еделенне интенсивности » эовидимости от ж>ляргг)ггннп

а ^_

ЕН

—

А\

-7.6 -38 а 33 7в

п)

.(а и)

Е1

л

Бре» говскнп режим днфрак'пии

Л

т

- ав 0 з В

■) I

1! ;

'<? -5 8 о я 8 7 в

Рн<\Й

М

- 1 !

А

. : I \ -:1а »■ "Т. в

1 .___

3

модуляции поперечного распределения показателя преломления в фазовой объемной решетке. Для распределений отличных от синусоидального потребуется, по всей видимости, иной подход.В данной случае, для глубины диффузии <1=170 мкы, параметр о=23.75.

Исследование характеристик полученных решеток показало существенную зависимость дифракционных распределений от. направления поляризации пучка относительно штрихов (Рис.8.6). Причем при ориентации плоскости поляризации падающего пучка под углом 45° относительно штрихов решетки .можно было получить . перекачку света либо в один из дифракционных порядков 1+1иди 1_рли0о наблюдать только нулевой порядок (Рис.8.в.), отметим, что данная зависимость проявлялась только в скрещенных поляризаторах. Таким образом в этом случае происходила брегговская дифракция с поворотом плоскости поляризации.

• Анализируя полученные характеристики,можно качественно понять ' данное поведение.приняв во внимание ,что кристалл КТР является двухосным кристаллом,а сечение шущкатрисы показателей преломления в плоскости у,г указывает на зависимость показателя преломления от направления плоскости поляризации падающего пучка. Количественный анализ дифракционной эффективности объемной фазовой решетки, в нашем случае, затруднялся тем обстоятельством, что поперечное распределение показателя преломления является существенно не синусоидальным с одной стороны,а с другой стороны на механизм дифракции существенно влияет анизотропия кристалла КТР.

6 2. Двумерные матрицы опгических волноводов

Развитие систем оптической обработки информация , в частности,

изображений,требует создания устройств состоящих из дискретных микрооптических фокусирующих элементов. Для этого применяют матрицы объемных микролинз, двумерные дифракционные решетки и другие устройства. Довольно часто используются системы планарных мшфолинз в стеклах, изготовленные с помощью диффузии различных элементов через маску. При этом, в процессе диффузии показатель преломления п(г) увеличивается, и после стравливания маски, получается подложка с промоделированным по определенному закону п(г). Однако,вследствие изотропного характера диффузии в стеклах и большинстве кристаллов, до сих пор не изготавливались матрицы градиентных микролинз,в качестве которых могут служить отрезки градиентных волноводов.

Целью настоящей работы была реализация двумерных матриц оптических волноводов в кристалле КГР с помощью анизотропного ионного обмена (23,22 ].

В качестве подложек применялись пластины вырезанные по осям Размеры подложек составляли 10-Ю-1ММ3 вдоль осей х,у,г, сответственно. После полировки,на поверхность подложки г-среза напылялась пленка Т1 толщиной 200 А, и фотолитографическим способом изготавливалась двумерная маска с периодом 6 мкм (Рис.Э.а). Потом подложка в течение 2 часов находилась в расплаве смеси солей ЕЬыо3+ва(но3)2 при температуре 350°С. По окончании диффузии маска стравливалась химическим путем без повреждения поверхности подложки.

Проводились исследования распределения показателя преломления в кристалле КТР после проведенной диффузии.В частности, измерение вариации показателя преломления п(г) с помощью фазоконтрастного микроскопа показали,что после диффузии в течение 2 часов,это

МетоА изготовления матриц волноводов в КТР

б шш

б шш

ГОСЗрг

Е

I '

У "0 ■ О п^-'

} 6::аЬ:\6

бьыо + ба(ыо )

I 9 2

Т-150°С 11111

I шт

Распределение, показателя преломления вдоль волноводов

б)

Рис.9.

приращение.составляет не более Ю-2 и происходит на глубине до 170 мкм. ( рис. 9.6.).

При освещении нижней поверхности подложки некогерентным белым светом наблюдалась картина возбуждения системы волноводов.

Учитывая .что кристаллКТР является электрооптическим материалом и имеет достаточно высокие алектрооптическиэ коэффициенты, возможно создание на его основе ^ матриц управляемых ■ микрорезонаторов Фгбри-Пвро. ,а следовательно и скоростных управляемых пространственных • транспарантов . и модуляторов. ' .

> ГЛАВА IV. ИНТЕГРАЛЬНО-ОПТИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА^ НА ОСНОВЕ ТЬЫНЬОд.

Я. Интегрально-оптический- спектроавализатор.

Одним из перспективных направлений современной интегральной оптики является создание широкополосны* устройств для оптических систем обработки сигналов. Вследствия высокой надежности, малой потребляемой мощности и компактности данные устройства будут превосходить свои объемные аналоги, не уступая им по ряду таких характеристик, как ширина полосы рабочих частот, разрешающая способность и динамический диапазон. В связи, с этим в последние годы особое внимание привлекли, в частности1, шитхжоголосные волноводные анализатора спектра и коррелятора высокочастотных радиосигналов, в которых ключевым элементом . служит акустооптический брегговский дефлектор поверхностных световых волн. Причем наряду с параметрами широкополосного источника поверхностных акустических волн, представляющего собой неоднородную систему встречно-штыревых преобразователей (ВШП), нй

амплитудио-частотнуп характеристику (АЧК) и ' разрешающую способность волнсводшго спектровиализаторз существенно, влияют элемента его оптического тракта. Прежде всего это относится к геодезическим волноводным линзам, используемлм для коллимированич и фокусировки световых волн в плоскости волновода, которыз обладают как сферическими, так и поляризационными ( в Т1:ьп:ь03) аберрациями |5]. Одновременно разрешающая, способность спектроакалвзатора будет зашсихь от параметров свотрвогэ пуч!:з полупроводникового лазера, применяемого в качестве ' источника излучения.

Польза данной работы яплялост. создзнлэ макета интегрзльно-оптического сцехтроаиализатора на основе акуотооптического дефлектора с оптимизированной системой ВЕЛ и сферических геодезических линз и исследование влияния фокусирующих элементов и параметров входного светошго пучка на .характеристики спзктро&иализатора (24-251.

При изготовлении акустооптнчэского бодноводкого сиектроапалч-зятара (рис.10.а) на т-срэзс ниобатз лития сначала формировались две сферические геодозачреказ линьы, изгоу-жжение коюрь,х тахполопиоекп «ущостшпю прове, ч-зм педерическлх дичз.* К точу гс расчета рзсщюдо.пг.цич шпец-.швноелт ск>га I; сф:р>р»оск'„{

гзодсг.и-чзсытх Л1Ч13 на оси?;-? кэжовгй олтйк;,. гог-}~г, ссглзгуг-^ся с рс-'ультзтгл.и рксно/а.":"<' " ¡51 { г «•пичт-.с а сн

'"'",10!. .'¡'О 1 '¡ОКУГ /

¡ГГ1",........".

Интегрально-оптическии спектроанализатор 50мм.

ТШМЬОз

а)

о -э -е

-9

-13 -»«

- 1в

АЧХ спектроанализатора Р,лБ

^нн- - 1йЬмгтг\---гЛ—

:4г 1 1 ■ 1 1 -Л----

------

Разрешение 2. В Мгц

1в0 200 250 300 380 400 4(0 МГц

Рис.10

в)

параметров в соответствии с разшром вводного светового пучка в фокусо встроенного в лазер микрообъектшза. Отметим также; что распределение в фокусе ышф^объсктива представляло собой эллипс размерами ¿,5 х 5 ыкм, что одновременно облегчало стыковку лазера с волноводом. Параметры фокусирувдей линзы анализатора выбирались в соответствии с характерным размером элемента ГОС - фотоприем-, пика (10 мкм). Ког.пишрувдая линза шела даамэтр в плоскости волновода 7,6 ш; фокусирующая - 8 мы. Фокусные расстояпия линз составляют 8 и 20 мм соответственно.

Далее, па поверхности подкошен был изготовлен оптический волпопод тврмодиЩЬузией Т1 из слоя толлзшой 40 и:.!,при температуре £Зр0С, в точзнио 5 ч.11а длине волкн полупроводникового лазора 0,84 ыкы; в шлучешюм'волновода могла возбуждаться одна ТЕ- и одна. ТЫ - мода. В области мапщу линзами изготавливались йотолитографгческим методом дво оптимизированные неоднородные систзш ЕШП, обоспечивапцга плагаообразпув (по уровню 3 дБ) частотную характеристику акустооптического спзктроапализатора в диапазоне частот 200-331 11Гц. Излучение. полупрово дщцсопого лазара вводилось в волаоьод с помощью встроенного ызкрообъективз чароо ■коитрованннй тороц волновода. После проходашм коллпмярукщэй лнкзн и брегговской дифракции на новорхпостной акустической волне Световой пучок фокусировался второй, более длиннофокусной геодезической линзой па выходной торец волновода. Далео распределение интенсивности света проецировалось микроскопом па шдажон ПЗС-каыэры.

Для измерения • разрешающей способности спектроанализатора на систему ВШП Р.0ДЭВЗЛСЯ управляющий сигнал па двух близких частотах г Получешгаа на вихода спзктроакализаторз распрода-ненкв

интенсивности с провалом, соответствующим'критерии разрешения по Релзв, цриведено на рис.Ю.в. Измеренная разрешающая способность спектроанализатора составила 2,8 что несколько хуже

разрешающей способности одного дефлектора ( 1,8 МГц). Это расхождение связаио превде всего с ограничением, накладываемым предельной шириной распределения интенсивности в фокусе выходной геодезической линзы. В нашем случае разрешающая способность спектроанализатора не может быть вша

а£=2п*11У /лр=2,7 МГц.

а

гдз р=20 ым- фэкусноа расстояние выходной линзы? 11=2,8 мкм-размер светового пятна в фокусе геодезической линзы,- \=0,84 мкм;

с

V = 3,6*10 см/с - скорость распространения поверхностных акустических волн в ииьо3; п= 2,22 - аффективный показатель преломления для ТВ-волпы в т*.-ыиьо3. Следует отлетать .что АЧХ исследовапного спектроанализатора ( рис.10,6) осталась практически такой на, что и в случае дефлектора описанного в ( 8-0 ] с шириной полосы 181 МГц. Измерение динамического диапазона показали, что отношение сигпал/шум на выходе составляет 20дБ при управляющем напряжении 4 В.

. 1 §2. Интегрзлыю-онткческий коррелятор.

На основе исследованного в работе | 9 } волноводного акустооптического детектора был создан макет пнтегральда-оптического коррелятора с временным интерированием. Схема коррелятора пршзедена па рис. II. а. Основными элементами его являются: модулируемый источншс света; оптическая система для коллимирования я ввода излучения в волновод; акустооптический дефлектор; выходная оптическая система, блокирующая нулевой дифракционный порядок и отобраяатая распределение интенсив юности

Интегрально-оптический коррелятор г 6

4 В

Sil)

, 1

1 П8- •••

а)

б)

Рис. 11.

сев та в "1"-ш порядке на фотоприемпую линейку. Подробно, принцип работы данного коррелятора изложен в работах [ 28,27 1.

Пусть имеются два сигнала в^) а б2(Ь) н требуется определить функции корреляции к(т)= зх(и-т:)<зъ ,с этой целью сигнал (Ь) сгладывается с постоянным смещением В^ так, чтобы суша з^ (Ь)-нВ^- была неотрицательна, д подается на вход модулируемого источника свота. Предполагается,.что при этом происходит линейная по интенсивности модуляция, поэтому интенсивность света II(t), излучаемого источником зависит от времени следующим образом:

еа^+з^п гдз а—коэффициент пропорциональности.

Сигнал з2(Ъ> модулирует по амплитуде синусоидальную носущую, частоты t0, равную центральной частоте брегговской ячейки. При этом ашлитудз сигнала не сущей ¿0 и глубина модуляции га подбираются так, чтобы ячейка работала в линейном рекже. В этом случае зависимость иктенсишости ха- дифрагированного света в брегговской ячейке от амплитуды управлявшего сигнала в общем виде дается выражением:

1Д (С, х)=1 ^Лп2 1К*Зга(Ь-х/у) Ь

где ^-интенсивность моду-Ефоваяяого света, Х- координата г

брэгговской ячсТйе, у-скорость звука в ячейке, К-констэнта,

определяемая пзрэмзтрапл копкротпей ячейки, а оии)=Аи^т32(1Н.

Б результате преобразований, етгглал пэ выходе линейки фотодкодоэ

голаго представить в следующем глдз:

т

о

Парвнй член этого внрэаешя дает постоянный фоп, а послздний кскомуэ Мушсцшэ корреляшзд к (г). Езличина, ;;1/пу играет ■ роль зядорясп т. Основной характеристикой коррелятора ясляётся

произведение виршщ полосы пропускания ле ва время интегрирования т: ¿Е*т -база. Этот параметр определяет потенциально достигший с сошяь» корректора Еаигриш в отношении сигнал/шум. Иапршор, веля база составляет й£*тяЮ6, то отношения сигаал/иуи на шхода коррелятора ыонот на 60 дБ быть выше,чем на входа. Необходимым условием использования всей бази акустооптического коррелятора' является достаточный дапашчаский диапазон линейки фотодиодов,который долмн бнть не меньше диапазона изыепеши адолитуда полезного сигнала. К моменту появления работы ( 28 ], рассматриваемая схема коррелятора была экспериментально исследована ■ в нескольких работах .причем -в качестве источника излучения использовался не~нэ лазер, излучение которого перед вводом в брегговскую акустооптччаскую ячейку шдулнровалось дополнительным акустическим модулятором. Поскольку более порспахтивныы является использование в качестве источника излучения полуироводпикового лззера, модулируемого непосредственно сигналом е1+з1 (Ь), то в работе I 28 ] была разработана схема коррелятора с полупроводниковым лазером.

Коррелятор был реализован на основе тонкопленочной окустооптической ячейки в т1:ынъо3. в качестве источника излучзшм использовался полупроводниковый лазор типа ИЛПН-203 (а=0,85 ыкм) с пороговым током 60 мА и максимальной выходной мощностью . б мВт. Излучение коллимировалось цилиндрическим объективом и вводилось через полированный торец плоского волновода в брегговскую ячейку.

Отображение дифрагированного излучения на фотоприемники с одновременной блокировкой нулевого дифракционного порядка производилось с помощью двух лпнз с фокусным расстоянием р=15 мм и

р=50 ш, В фоКалыюй плоскости первой линзы помещалась диафрагма размером 200 мкм х 200 мкм. В оптическую схему было введено полупрозрачное зеркало, так что картина дифракции отображалась одновременно на видикон телекамер! и фото диодную линейку. Фотодиодная линейка содержала 32 элемента размером 100 мкм с максимальный враыеяеы интегрирования ? исек.

В эксперименте использовались два типа сигналов: регулярная последовательность прямоугольных импульсов длительностью 25 не н периодом 50. не (ширина полосы 40 МГц) и псевдослучайная последовательность (ПСЕ), содержащая 210 - I = 1023 элемента. Параметры элементарного импульса ПСП были такими же, как в регулярной последовательности. При генерации ПСП использовался формат "с возвратом к нулю".

Корреляционная функция для соответствующих сигналов приведены на рис.II.б. Неравномерность картины, приводящая к отличию от теоретического на величину 10-15$, объясняется неоднородностью лазерного пучка, и дефектами в волноводе. "Окно по дальности", определяемое шириной светового потока, вводимого в акустооптическую ячейку, составило 1мксек, а максимальная база коррелятора Л£*т=3 105.

ГЛАВА У. СОЗДАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ВОЛОКОННЫХ ' ИНТЕРФЕРОМЕТРОВ МАЙКЕЛЬСОНА ДЛЯ СПЕКТРАЛЬНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ.

§1.Волоконный интерферометр Иайкельсона с разностью плеч 50 км Развитие технологии изготовления волоконных световодов с малыми (в< 0,2 дБ/км) потерями совершило переворот в технике связи и позволило создать в настоящее время ряд уникальных оптических линий связи протяженностью в несколько тысяч километров. Помимо этого, волоконные световоды , в4 особенности одномодовые, позволяют изготавливать более совершенно оптические устройства, в частности интерферометры.' существенно превосходящие по своим характеристикам классические объемные аналоги. Одним из таких примеров является волоконный интерферометр Майкельсона (ВГО1) ,

ПрИМиНЛОМПй., 1С8ХС ДЛЯ1 ИОтСрОПИи шИРИЛЫ СиЗКТрЗЛЬНЫХ Лшшй

излучения, так и дня регистрации слабых электрических, магнитах и акустических воздействий, несмотря на большое количество публикаций посвященных исследования и использованию ВШ, в литера ту ро практически отсутствовали экспериментальные данные об исследовании разрешающей способности волоконного интерферометра, работающего в когерентном режиме (т.е. в том случае, когда длина когерентности источника излучения 11(ор больше г чем разница плеч интерферометра ь ) в зависимости от параметров оптической части, и от характеристик используемой электронной аппаратуры, в частности спектроапзлизатора.

Схема волотаяшого интерферометра Найкельсона с автогетеродня-153 то дом регистрации сигнвла, представлена иа рис. 12, а. Коли-мировэщшй пучок света 10 полупроводникового лазора (I), проходит

Волоконный интерферометр Майкельсона с разностью плеч 50 км.

а)

Спектральный отклик интерферометра Расчет Эксперимент

еэ ■ т

б) в).

Рис.12

через акустооптический модулятор (2), работающий в брегговском режиме, и разделяется на два пучка ^ и х2, причем частота света V в пучке х2 смещена на величину рабочей частоты модулятора а, Далее пучок вводится в одномодовый волоконный световод длиной ь с затуханием /з, на конце которого изготовлен сплавной направленный ответвитель (Э), объединяющий пучок 11 с пучком 12, введенным в световод сразу после акустооптического модулятора. Вследствие интерференции на выходе наблюдаются колебания интенсивности света, регистрируемые фотодиодом (4), сигнал с которого после усилителя (5) поступает на вход анализатора спектров радиосигналов (6), соединенного с персональным компьютером.

Оценка разрешающей способности интерферометра проведена в работе [29 }, где проанализирована зависимость спектральной плотности сигнального тока фотодиода р1(ь») от параметров оптической схемы и характеристик входных цепей спектроанализатора.

На рис.12,б, приведены результаты расчета зависимости ?„(<•>) от соотношения между 1К0Г и ь для интерферометра с разностью плеч ь=50 км (время задержки т=2,5 Ю_4сек). Для получения информации о ширине спектра излучения в том случае, когда 1К0Г»ь следует, как это видно из представленных зависимостей, измерять отношение между максимумами когерентной и некогерентной компонент спектральной плотности ?„<"). Необходимо отметить следующий факт, что при работе интерферометра в когерентном ретме его разрешающая способность определяется отношением сигнал/шум на выходе фильтра промежуточной частоты. Максимально возможное отношение сигнал/шум получается в том случае, когда процесс фотодетектирования будет ограничен дроСовш шумом фототока:

(РЕ./1\.ь)=1Р1б"31'/(2Ы'В). (5.1)

При вводимой в волоконный световод мощности Рщ^ГОО мкВт, длине

световода ь=50 км, потерях /Ы),5 дБ/км (л=г,3 мкм), ширине полосы

17

фильтра 300Гц разрешающая способность в=л/вх может составить 10 . Для примера можно указать, что лучшие объемные спектральные приборы имеют разрешающую способность не более 10э.

Для создания интерферометра применялись одномодовые световоды с потерями 0,4-0,5 дБ/км на длипе волны х=1,3 мкм, причем использовались куски длиной 5 км, сваренные- между собой со средними потерями на одну сварку на более 0,2 дБ. Таким образом, суммарные потери в световодах составляли 27 дБ. На конце световода изготавливался сварной волоконный направленный ответвитель с дополнительными вносимыми потерями на уровне 0,2 дБ.

Интерферометр располагался в подвальном помещении на стальной плите весом 1т, которая, с целью изоляции от механических колебаний лежала на автомобильных камерах Несмотря на принятые меры интерферометр был весьма чувствителен к акустически!,1 колебаниям, распространяющимся по воздуху, поэтому при регистрации спектральных характеристик интерферометра в когерентпом режиме предпринимались дополнительные мери по сникешго уровня окружащего шума.

.Для ' реализацш когерентного режима работы интерферометра использовался источник сЕета с длиной когерентности 1ког> 50 км (льхЮ^Гц). С этой целью применялся полупроводниковый лазер с внешним волокошшм распределенным релеевскнм резонатором. Данный лазер позволил полутать ширину спектра излучения менее 10 Гц ( рис.12,в. ), при этом осибка измерения составляла не более 1Гц. Экспериментально реализованное разрешение интерферометра составило

§ 2. Нелинейный, волоконный интерферометр Майкельсона для : герэзруизщего измерения числа фотонов.

В последнее время .большое внимание привлекает исследования квантовых состояний электромагнитного поля, называемых .сжаттш состояниями. Причем характеризуясь подобно когеронишы состояниям минимальной неопределенностью, они позволяв! получать уровень флуктуаций для одной из измеряемых компонент поля вига' стандартного квантового предела. Для генерации и детектирования ажиштудно сжатых состояний было предлонеиэ несколько вариантов и существанным обстоятельство» при этой является использование неразрушапцего метода издарония числа фотонов.

Для этой цели предлагалось использовать различнее способы в частности, в 1985г. был предложен метод неразрушащего изыерэшя, основанный на аффекте Керра в волоконных кварцевых световодах. Экспериментально данный метод бил опробярован на основа нелинейного волоконного интерферометра длиной 600 м, в котором при мощности сигнальной волны 12,6 мВт наведенный за счет оптического эффекта Керра фазовый сдвиг составил 1,38 Ю-2. Световодом при этом слуяило одноводовое кварцевое . волокло, сохраняющее поляризации, а источником сигнальной волпы- лазэр на основе ЛИГ ( а =1,32 мкм), мощность которого модулировалась акустооптическим модулятором на частоте 1,4 МГц,а в качества пробной волны использовалось излучение Не-не лазера (л=1,52 мкм), из-за недостаточно высокой когерентности которого, во второе плечо интерферометра вставлялся дополнительный световод для компенсации временной задержки. Фазовый сдвиг измерялся балансным детектором.

В настоящей работе I 31,30 } было предложено использовать для регистрации фазового сдвига в нелинейном интерферометре,

автогетеродпшшй МЗТОД ; при этом источником пробной волны являлся полупроводниковый лазер на основе хпваАзР (л=1,28 мкм) с внешним волоконный пэлинейным резонатором дшшой 5,7 ил.

Анализ чувствительности данного интерферометра проведен в работа | 31 ) .где получены выражения для величины фазового сдвига пробной водны при распространения в среде с кубичной нелинейностью сигнальной волны вида Ед(ъ> = Е^пехрЩ^х-о*:) 1. где в„„,к - амплитуда, волновое число и частота соответственно.

О 8 8 9

рассмотрение касалось случая модулированной по интенсивности сигнальной волны по синусоидальному закону. При этом было показано, / как измеряя соотношения между спектральными компонентами пробной волны определить мопзгость сигнальной волны,и соответствупцее число фотонов. 1

Схема эксперимента представлена на рис.13,а. Излучение одночастотного иолу проводникового лазера (I) на основе тсаАвР (а =1,28ккм), проходя чзрез акустооптический модулятор (2), работающий в брегговском режиме на частоте 65 МГц, делится на даа пучка: нулевой и 1-й дифракционной. Далее нулевой пучок вводится в одномодовый волоконный световод длиной 5,7 км и на выходе объединяется с 1-дифракциошшм пучком в направленном волоконном отвэтБителе (3), один из выходов которого подсоединен к лавинному германиевому фотодиоду (4). Сигнал биений усиливался и подавался на анализатор спектра радиосигналов (7).

Таким образом, мы использовали схему автогетеродинного измерения спектров . Однако в описываемой схема интерферометра, волоконный световод служил тэкке впешним резонатором для полупроводникового лазера и существенно сужал спектральную линии излучения, причем основным механизмом, обеспечивающим обратную

Нелинейный волоконный интерферометр 2

1.28мкм

СМ=1 1

53МГи

дБ

Рс= О

1.55мкм

—£>-<0—I 4 5

Р

дБ гс

70 мкВт

I

1

-ч/Ч-Г- Л К л

ил (ш ш« им 1ш К е&и <1.04 им им »и «га »и »а.** сале им и «*о> ио< им им и1

МГц МГц

в)

б)

Рис.13

связь в данном случав, являлось релеевское рассеяние в световоде. В качестве световода использовалось одаомодовое волокно, не сохрзнякцео поляризацию, с потерями 0,45 дБ/км на длине волны 1,3 мкм и 0,3 дБ/юл на длипе волны 1,55 мкм; диаметр сердцевины составлял б мш.

На рис.13,0. представлен- спектр излучения- полупроводникового лазера с распределенным резонатором при дополнительном отражении от выходного торца световода. Получением зависимость указывает на то, что полуширина спектральной линии не превышает 100 Гц.

Для ввода сигнальной волны в интерферометр использовался свободный выход ответвителя, а источником служил другой полупроводниковый лазер (6) на основе inGaAsP. ( °.х»1,55 мкм), интенсивность которого модулировалась по синусоидальному закону генератором. Для ввода излучения применялись микрообъективы, а средняя мощность излучения в световоде не превышала 100 мкВт. Частота модуляции сигнальной волны изменялась от I кГц до 10 МГц, при этом в случае совпадения частоты модуляции с частотой, кратной мекмодово!1у расстоянию для продольных мод внесшего резонатора, нзблхдалось резкое увеличение эффективности взаимодействия мекду пробной и сигнальной волной. ' .

На рис.13,в. представлен спектр пробной волпы, полученный в результате модуляции сигнальной волны на частоте 17 кГц, так как именно эта частота соответствовала расстоянию между продольными модами лазера с внешним волоконным резонатором, длиной 5,7 км» данный спектр соответствовал средней мощности сигнальной волны Р =70 мкВт. Отношение j1(k)/j0(k>—32 до, дает для фазового сдвига значение ф=5 Ю-2, т.о. для получения данного фазового сдвига

пробная волна проходит через волоконный световод не менее 30 раз. Размещение нелинейной среды в полости резонатора позволяет, таким образом, компенсировать потери, возникающие при распространении пробной волны в световоде.

§.3.Волоконный интерферометр Майкельсона с компенсацией потерь.

Ключевым элементом современных ВОЛС являются волоконные усилители (ВУ) изготовленные на основе активированных ионами ег3*" кварцевых световодов, позволившие реализовать оптическое усиление до 40дБ с накачкой от полупроводниковых лазеров .

Вместе с тем волоконные усилители, помимо систем связи,могут найти применение и в других областях еолоконной оптики, в частности, для создания высокочувствительных датчиков на основе волоконных интерферометров. В данном случае, применение ВУ позволяет скомпенсировать потери, и тем самым повысить чувствительность, а при спектральных ' измерениях улучшить разрешающую способность интерферометров. Анализ разрешащей способности волоконного интерферометра, работающего в когерентном режиме .проведенный в §1 показал,что предельная разрешающая способность определяется отношением сигнал/шум на выходе фильтра промежуточной частоты спектроанздизатора (5.4). Следовательно, при компенсации потерь должна пропорционально увеличиваться разрешающая способность интерферометра. Оценки показывают,что при вводимой в волоконный световод мощности Р0=100 мкВт, длине световода 100 км, потерях /з-0,3 дБ/км(х=1,55 мкм), и ширине полосы фильтра 300 Гц, разрешающая способность интерферометра .при компенсации потерь, составит 1021.

Схема эксперимента представлена на рис.14,а. К одному из

Поллконныя интерферометр с компенсацией потерь

Спектральный отклик

р8/рп .дб

б) Рис.14

выходов интерферометра присоединялся волоконный усилитель (5), представляющий собой отрезок кварцевого световода длиной 0,5 м, легированный ионами ег3+ с концентрацией 100 ррм и числовой аппертурой нл = 0.2. На другом выходном конце интерферометра располагался фотодиод с усилителем, соединенным со спектроанализатором.

В качестве источника излучения использовался одночастотный полупроводниковый лазер -(I) с распределенной обратной связью (л= 1,562 мкм ). При вводе излучения в волоконный интерферометр, параметры -ввода подбирались таким образом,чтобы образовалась устойчивая обратная связь за счет релеевского рассеяния назад и отражения от выходного торца активированного волокна. Реализованный таким образом составной резонатор позволил получить источник излучения с шириной спектральной линии менее 100Гц. Для регистрации спектрального отклика на отличной от нуля подпесущей, на лазер, помимо постоянного смещения, подавался также слабый переменный сигнал на частоте 55 МГц, не изменявший существенно спектральную ширину источника излучения.

Волоконная часть интерферометра была изготовлена из одного куска одномодового световода с потерями на длине волны л=1.56 мкм не болео 0.3 дБ/км, при этом длинное плечо интерферометра составляло 5 км, а короткое 2 и , дополнительные потери в ответвителях не более 0,2 дб в каждом. Таким образом,суммарные потери в интерферометра без усилителя не превосходили 2дБ. Потери в усилителе за один проход без накачки составляли I дБ.

Пакачка усилителя производилась второй гармоникой U=523 пм) лазера (6) па кристалле TLF¡Md3+ с полупроводниковой накачкой, работащого в рекпме модуляции добротности с. частотой повторения

импульсов 3 кГц. Импульсный характер излучения накачки на мешал создании условий для реализации устойчивого усиления,поскольку частота повторения импульсов в десятки раз превышала величину 1/тЕг,гдз г^-длителънссть люминесценции ионов эрбия. Средняя мощность накачки, составляла 15 кВт.

На рис.14,б. представлена два спектральных отклика интерферометра, зэрегистрировлшшх без усиления л в регнмз усиления.Газшцэ ыззду' откликами состбвлязт 11.2 дБ. С учетом потерь на стыковку с интерферометром и в- самом усилителе, козфишюпт усиления.в'данной системе составил примерно 2.5 дБ ,чтб позволило в результате компенсировать потери в. интерферометре. Яабдрадаеиап па' спектральном отклике в рента усиления характерная модуляция с частотой ЗкГц, связана с частотой модуляции лазера накачки.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ:

I .Проведено экспериментальное и теоретическое исследование ключевых элементов широкополосных акусто- и электрооптических волповодных устройств передачи и обработки высокочастотных сигналов на основе т!:Ыяъо3, в результате которых:

впервые экспериментально обнаружено и теоретически объяснено наличие поляризационных аберраций в волаоводвых геодезических линзах на основе одноосных анизотропных кристаллов;

' впервые предложен метод смещения рабочей точки и эксперимен-менталыго реализован брегговский электрооптический модулятор с линейной амплитудной характеристикой;

разработан, реализован, и исследован амплитудный модулятор бегущей волны с шириной полосы 8 ГГц;

II .Проведены экспериментальные исследования и разработана технология изготовления интегрально-оптических элементов на основе планаршх и канальных волноводов в кристалле ГЛР , ь результате:

впервые реализованы методом ионного обмена из расплава еьш^, планерные и канальные оптические волноеоды, не разрушающиеся при плотности мощности до 10 Мвт /см2 в непрерывном режиме ( 900 мВт в одномоновом волноводе на длине волны л=Ы4нм). . впервые обнаружена значительная (Дпх/Дп2=2) анизотропия приращения показателя преломления в Ыз:ктг волноводах, а также отклонение распределения профиля показателя преломления в канальных еь:ктр-волноводах от модельного при увзлмчении времени йонообмзна.

впервые экспериментально реализовано возбуждение акустических поверхностных волн (АПВ) в кристалле КТР и измерены скорости распространена АПВ вдоль осой х и у кристалла;

впервые реализована нелинейная перекачка света в связанных канальных Юэ:кгр волноводах;

III. На основе проведенных исследований разработан метод изготовления дифракционных структур в кристалле КТР.в частности:

впервые изготовлены методом анизотропного ионпого обмена фазовые объемные решетки, исследовали их характеристики и реализован брегговский режим дифракции света с поворотом поляризации;

впервые реализованы матрицы оптических волноводов размером 1000*1000 элементов .

IV. В результате проведенных исследований, изготовлен акустооптический анализатор спектра радиосигналов основе оптимизированного брегговского дефлектора и сферических геодезических линз в т.1:ьшьо3 с шириной полосы 16о Мгц и разрешением 2,8 МГц, а также макет- интегрально-оптического коррелятора о временным интегрированием, имещим максимальную базу В=3*Ю5 и "окпо по дальности" г=1мксек.

v. Проведено зкспериментальпое и теоретическое исследование волоконных интерферометров Мзйкельсона для спектральных измерений, в результате которых:

впервые экспериментально реализован волоконный интерферометр с

то

разностью плеч 50 км и разрешением 10 , с его помощь» измерена ширина спектральной линии генерации п/п лазера с енйшним Релеевским волоконным резонатором с точностью I Гц;

впервые экспериментально реализован автогетеродияшй метоп неразрушающего измерения числа фотонов с помощью нелинейного интерферометра.

впервые экспериментально реализован" волоконный интерферометр Майкельсонч с разностью плеч 5 км, потери в котором были компенсированы с помощью волокотюго ег3+ усилителя.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. И.М.Ахыедяанов, А.В.Киселев, А.М.Прохоров, Е.А.Щербаков., Фокусное расстояние волноводной. сферической геодезической линзы для ТЕ- И ТМ-мод В Ti:Liiibo3.- Письма в ИГФ, 10, 1345 (1984).

2. И.М.АХмедаанов, А.В.Киселев, А.М.Прохоров, Е.А.Щербаков., Аберрационные искажения сферической геодезической волноводной линзы в т1:Ыньо3.- Квантовая электроника, 12, 390 (1985).

3. А.В.Киселев, A.M.Прохоров, Е.А.Щербаков..Поляризационные аберрации волноводных сферических линз в Ti:LiNbo3.-Квантовая электроника, 13, 638 (1986).

4. А.В.Киселев, А.Ы.Прохоров, Е.А.Щербаков., Распределение интенсивности поверхностных световых волн в фокальной области геодезической линзы на основе т1:Ыньо3. - Квантовая электроника, 15, 387 (1988).

5. А.В.Киселев, Е.А.Щербаков,Геодезические вояноводкые линзы на основе ниобата лития. Труды ИОФАН, том 23, 195, (1990).

6. I.M.Akhmfedzhanov, A.M.Prokhorov, Е.A.Shcherbakov..Linear thin-filra Bragg modulator.-Electronics Letters, 20, 967, (1964) .

7. К С.Бурицкий, Т.М.Голованова, Ю.М.Грязнов, Н.Г.Добрякова, Е.М.Дианов, А.В.Киселев, В.П.Коняев, А.М.Прохоров, Е.А.Щербаков, Интегрально-оптический модулятор бегущей волны. - Квантовая электроника, 16, 2319, (1989).

8. А.В.Киселев. А.Н.Прохоров, Е.А.Щербаков. Анализ и оптимизация амплитудно-частотной характеристики широкополосного волновод-ного акусгооптического дефлектора. -Препринт ИОФАН, И5, (1986),

9. А.В.Киселев, А.М.Прохоров, Г.Б.Садиков, Е.А.Щербаков. Широ-

кополосный акустооптичаский дефлектор с оптимизированной системой ВШП на осноНе Ti:LiNbo3,- Квантовая алэктроника, 16, 590, (1989).

10. К.С.Бурицкий, Е.М.Дианов, Н.Г.ДоОрякова, В.А.Маслов, С.В.Шганков, В.А.Чертшх, В.А.Щербаков, Оценка оптической стойкости дийбузионных пленарных р.ь : ктр-волноводов. - Квантовая электроника, 17, 494, (1990).

XI. К.С.Бурицкий, Е.М.Дианов, В.А.Наслов, В.А.Черных, Е.Л.Щербаков, Обнаружение оптической анизотропии' иь?ктр -волноводов. Квантовая электроника, 17, 1369, (1990).

12. К.С.Бурицкий,Е;И.Дианов,Н.Г.Добрякова,В.А.Маслов, В.А.Чэ})-ннх, Е.А.Щербаков. Оценке оптической стойкости канальных пь,-ктр-волноводов. Письма в НГФ, т.16, выц.14 , 22, (1990).

13. K.S.Buritskii, E.H.Dlanov, Yu.M.Grjashov,H.G.Dobrjakova, V.A.Hasiov, V.A.Charuykh, E.A.Shcberbakov,"Characterization of the channel RbsKTP-waveguldes",Sov.Lightwave Сошпип. 1,(1391),107-111.

14. K.S.Buritskll, S.H.Dlanov, V.A.Masiov,.' V.A.Chernykh, n.A.Shcherbakov, СИ Optical Damage Threshold of RbsKTP-waveguldes Tech. Digest of the Integratod Photonics.• Ho serch Topical Heating, TuDlS, 1990, (Monterey, USA).

15. К.С.Бурицкий, Е.М.Дианов, В.А.Маслов, В.Л.Тарных, Е.А.Щербаков, Определение порога оптического разрувепзя Млктр-волноводов Квантовая электроника, 18, 713, (199Г).

1Р. К.С.Буршдкий, Е.М.Дйанов, А.В.Киселеп, В.А.Насл a, A.M.Про-4 хоров, Е.А.Щербаков, Возбуздение акустических новерхностшх волн в Rb:ктр- Письма в ;:ггф, вып.4, 62 (1991).

17. K.S.Burltskil, E.M.Dianov, A.V.Klselev, V.A.Hasiov, B.A.Shcherbakov, Bxltatlon Of Surface Acoustic Waves'In RB:KTP, Electronics Letters, 27, 1896, (1991).

18. К.С.Еурвдкий, Е.М.Дианов, В.А.Наслов, В.А.Черных, Е.А.Щербаков, - Нелинейная перекачка света в связанных rb:ктр-волноводах,Квантовая электроника, 18, 983, (1991).

19. E.M.Dianov, V.A.Haslov, A.H.Prokhorov, E.A.Shcherbakov. "Integrated Optical Elements On KTP Cristal", in Conference or Laser and Electro Optics,1991 (Optical Society of America, Washington, D.C.1991),pp.54-56.

20.K.S.Buritskii, E.M.Dianov, V.A.Maslov, . V.A.Chernykh, E.A.Shcherbakov, "Honlinear Directional Coupler Based. On Rb:KTP-waveguides," in Technical Digest On The Honlinear Gulded-Wave Phenomena . (Optical Society of America, Washington,D.C.1991),Vol.15 pp.212-215.

21. Е.М.Дианов, В.П.Коняев, Ю.В.Курнявко, В.А.Наслов A.M.Прохоров,Е.А.Щербаков.- Объемные фазовые дифракционные решете в кристалла КТР. Квантовая электроника, 18, 396, (1991).

22. Е.М.Дианов, В.П.Коняев, Ю.В.Курнявко, В.А.Маслов, A.M.Про хоров, Е.А.Щербаков.- Двумерная матрица оптических волноводов кристалла КГР. Письма в ЖГФ, т.16, вып.22, 48, (1990).

23. K.S.Burltskii, E.M.Dianov, A.V.Kieelev, V.A.Maslov E.A.Shcherbakov, 1-D and 2-D 'Waveguide Periodical Structures i KTP, Tech. Digest Of IOOC"91,pp.425-428, (1991, Paris, France ).

24. И.М.Ахмеджанов, А.М.Прохоров, E.Л.Щербаков,- Макет интегрг льно-оптического спектровнализатора, Письма в КГФ,вып.2,63,(1985

25. Т.М.Голованова, Ю.М.Грязнов, Е.М.Дианов. Н.Г.Добряков; А.В.Киселев, Л.М.Прохоров, Е.А.Щербаков,- Интегрально-оптичесю спектроанализатор на основе тх:ынм3. Квантовая электроника, L 1754, (1989).

26.Е.А.Щербаков.- Исследование интегрально-оптических устройс

обработки сигналов.«Тезисы докладов v Всесоюзной конференции "Оптика лазеров",229,(.Ленинград, 1987г. ).

27. И.М.Ахмеджанов, В.Н.Григорьев, Г.С.Климанов, В.М.Пелахатый, А.М.Прохоров, Е.'А.Щербаков.- Макет интегрально-оптического коррелятора с временным интегрированием. Письма в ЖГФ, 10, 979 (1984).

28. И.М.Ахмеджанов, В.Н.Григорьев, Г.С.Юшманов.-В.М.Пелехатый, ' А.М.Прохоров, Е.А.Щербаков.-.Макет интегрально-оптического коррелятора с интегрированием по времени. Труды V всесоюзной школы по оптической обработки информации.- Киев,35,(1984).

29. Е.М.Дианов,. А.В.Кузнецов, А.р.Накаренко. 0.Г.Охотников A.M.Прохоров,Е.А.Щербаков,- Волоконный интерферометр Майкальсона с разностью плеч 50 км..Квантовая электроника, 17, 1259, (1990).

30. E.M.Dlanov, O.G.Okhotnlkov, A.H.Prokhorov, V.A.ChernyVh, E.A.Shcherbakov,"Delayed Self-Heterodyning Method for Nondestructive Mesurements of Photon Number", in. Conference on Laser and Electro Optics.19B8 (Optical Society of' America, Washington, D.c.1988),THH41.

31. Е.М.Дианов, 0.Г.Охотников, А.М.Прохороа,В>АЛэрных,в.А.Щербаков, Автогетерсдинный метод неразрупапцего измеренчя числа фотонов, Квантовая электроника, 16, 864, (1989);

32 В.П.Гапопцев, Е.М.Дианов, В.П.Дураев, А.В.Киселев, А.В.Кузнецов, И.Э.Самарцев, A.M.Прохоров, Е.А.Щербатов, Волоконный интерферометр Майкальсона с компенсацией потерь. Квантовая электроника, 18, 1137, (1991).