Espectrómetro compacto de tipo de longitud de onda
Descripción general
 Además de garantizar suficiente longitud de trayectoria óptica proporcionar sustancialmente una longitud de onda tipo de formación mastica espectrómetro en miniatura se puede reducir significativamente la forma del dispositivo. ] Electrodos disponibles que forman un par en la superficie superior de la guía de ondas de la losa y la superficie posterior con la guía de ondas losa se forma sobre la superficie del sustrato, a una cara de extremo de la guía de ondas losa perpendicular difracción arqueada rejilla proporcionan tal, que al menos una de la otra cara extrema de la guía de ondas losa se proporciona al menos un espejo de reflexión total para envolver camino óptico contenido de guía de ondas de la losa, también la una a otra cara de extremo de la guía de ondas losa la guía de ondas de entrada y una pluralidad de guías de onda de salida que se proporciona parte de incidencia a fin de formar una forma de arco, aplicado entre los electrodos una pluralidad de haces de luz de entrada que tienen diferentes longitudes de onda se introducen en la guía de ondas una entrada que forma el par Y se distribuye selectivamente a la pluralidad de guías de onda de salida de acuerdo con la longitud de onda de acuerdo con el valor de la tensión de polarización inversa.
Campo técnico
La presente invención se refiere a un espectroscopio para separar espectralmente señales ópticas multiplexadas en un sistema de transmisión óptica de multiplexación por división de frecuencia.
Antecedentes de la técnica
, Difracción vertical de Convencionalmente rejilla y la guía de ondas óptica fue algo que divide la luz 1,48 1,56 um como componentes formados integralmente (Appl.Phys.Lett.58 (1991) pp1949). La Figura 4 es una vista en planta que muestra una pequeña espectrómetro convencional, 1 sección de guía de ondas de losa, 2 la sección de guía de ondas de cresta, 3 difracción vertical de rejilla, la luz 4 de entrada (λ1, λ2 ...... λn), 5 es luz de salida. luz de entrada 4 que es multiplexado de frecuencia entra en la guía de ondas de arista 2, se dispersan por la difracción vertical de rejilla 3 se condensa a la guía de ondas cresta 2 respectivamente diferente. La difracción vertical de rejilla 3 está en el círculo Rowland, la cresta de la unión de la sección de reborde de guía de ondas 2 y la parte de guía de ondas de losa 1 está en un medio círculo Rowland, la luz de cada longitud de onda, una diferente sin desenfoque Y está enfocado en la guía de onda 2.
Tarea de solución
Sin embargo, este ejemplo convencional, ya que el índice de refracción de la guía de ondas losa porción 1 es fijo, desventaja de que no hay ninguna función de ajuste fino del ángulo de demultiplexación, es decir desventaja de que no hay ninguna función de la sintonización de longitud de onda y de demultiplexación diferencia de ángulo por la diferencia de longitud de onda Es relativamente pequeño, es necesario alargar la porción de la guía de ondas de losa, lo que tiene la desventaja de que el dispositivo se vuelve largo y largo.
Un objeto de la presente invención, la desventaja de que no hay ninguna modulación de longitud de onda de los espectrómetros en miniatura en el ejemplo convencional, y el tamaño del dispositivo para eliminar el inconveniente de un largo, doblado por al menos una sección de guía de ondas losa espejo que refleja totalmente En el que la forma del elemento se puede reducir notablemente mientras que una longitud de trayectoria óptica sustancial se asegura suficientemente manteniendo el tamaño del elemento.
Solución
Con este fin, la longitud de onda Chu tipo de formación pequeña espectrómetro de acuerdo con la invención, formada con una guía de ondas de losa se forma sobre la superficie del sustrato, el par y la superficie superior de la espalda y la guía de ondas losa del sustrato se proporcionan electrodos, en una cara final de difracción vertical de guía de ondas de losa de rejilla proporciona como la dirección de las ranuras sin y el arqueada rejilla vertical de círculo Rowland es perpendicular a la superficie del sustrato dijo, dicha losa al menos uno del espejo de reflexión total en al menos una de la otra superficie extrema para envolver trayectoria óptica componente conductor de losa está previsto en la guía de ondas, y uno de la guía de ondas de entrada y una pluralidad en la otra cara de extremo de la guía de ondas losa la guía de ondas de salida de la parte de incidencia se proporciona a fin de formar un medio círculo Rorando en forma de arco, aplicado entre los electrodos una pluralidad de haces de luz de entrada que tienen diferentes longitudes de onda se introducen en la guía de ondas una entrada que forma el par Vías inversas El valor de la tensión, distribuido selectivamente de acuerdo con la longitud de onda a la pluralidad de guías de ondas de salida están formadas como sacado como luz de salida. La forma de la rejilla vertical en una forma de diente de sierra, la luz incidente y la luz difractada, formado de tal manera que una relación de sustancialmente especular con respecto al plano de las ranuras de la rejilla de difracción, también hecho de una película aislante y una película de metal Es posible aumentar la eficacia de difracción añadiendo una película de alta reflexión.
La Figura 1 es un diagrama que muestra una primera realización de la presente invención, 10 denota un sustrato, 11 es una porción de guía de ondas de la losa, 12 de difracción vertical de rejilla, la guía de ondas de entrada 13, 14 guías de onda de salida, 15 totales Un espejo de reflexión 16, un cable conductor 17, un electrodo de lado n 17, y un electrodo de lado p 18. La estructura de capas de la parte 11 de guía de ondas de losa y la película de alta reflexión se omiten por motivos de simplicidad del dibujo. Además, se puede usar un plano de escisión de cristal para el espejo reflectante 15.
λ1 es la frecuencia incidente multiplexada a la porción de guía de ondas de losa de guía de ondas de entrada 13, .lambda.2, luz ...... λn extiende 11, doblado por el espejo de reflexión total 15, es mayor propagación, demultiplexada por difracción vertical de rejilla 12, plegada por el espejo de reflexión total 15 de nuevo, el λ1 luz de cada longitud de onda, .lambda.2, ...... lambda] n entra en la guía de ondas de salida 14 correspondiente para emitir como luz de salida desde la cara extrema de salida. difracción Vertical rejilla 12 está en el círculo Rowland, porque la unión de la guía de ondas de losa 11 y la salida de la guía de ondas 14 está en medio círculo Rowland, la luz de cada longitud de onda es ramificado de condensación sin desenfoque.
A continuación, mediante la aplicación de un voltaje de polarización inversa a la porción de guía de ondas de losa 11, que se describe mecanismos es decir, ángulo de demultiplexación capaces de sintonizar la longitud de onda de la luz. El cambio del índice de refracción debido al efecto electroóptico está dado por la siguiente ecuación.
Δn = (1/2) n 3 r 41 E
Aquí, [Delta] n es el cambio de índice de refracción, n representa el índice de refracción, E es el campo eléctrico aplicado, R41 es de aproximadamente 1,6 × alrededor de 10-12 m / V en el coeficiente electro-óptico. Cuando el espesor total de la no dopado y 0,5 [mu] m = 5 × 10 -7 m, cuando se aplica 50V, y E = 108 V / m. Cuando n ≒ ​​3.3, junto a [Delta] n ≒ 2,9 × 10-3, en la banda de 1.55μm, desplazamiento de longitud de onda es de aproximadamente [Delta] [lambda] ≒ 14.
La resolución de la red de difracción es
Δk = λ / (mNn)
. Aquí, el orden de m es de difracción, N es el número de la red de difracción, n representa el índice de refracción, lambda es la longitud de onda. Tomando trayectoria de la luz suficientemente largo plegada trayectoria óptica en la guía de ondas losa 11, el número N de los aumentos de rejilla, .DELTA.k disminuye, se puede utilizar en el método de transmisión multiplex suficiente frecuencia. Además, la forma de la rejilla de difracción mediante la adición de una película de alta reflexión, así como la relación de la reflexión sustancialmente especular de la luz incidente en el diente de sierra y de la luz difractada con respecto al plano de las ranuras de la rejilla de difracción, 85 a 95% de eficiencia de difracción .
La Figura 2 es una segunda realización de la presente invención, 21 una porción de guía de ondas de la losa, la difracción vertical de rejilla 22, las 23 guías de ondas de entrada, 24 guíaondas de salida, 25 de espejo de reflexión total, 26 conduce . La ilustración de los electrodos se omite. El espejo de reflexión total 25, plegando el camino óptico de la parte de guía de ondas de losa 21 dos veces, mientras que el mantenimiento de suficiente camino óptico más largo, es posible reducir el tamaño del elemento y la 2 × 2 mm @ 2. Además, se puede usar un plano de escisión de cristal como el espejo de reflexión total 25.
La Figura 3 es una tercera realización de la presente invención, 31 una porción de guía de ondas de la losa, 32 de difracción vertical de rejilla, 33 denota una guía de ondas de entrada, 34 guías de onda de salida, 35 de espejo de reflexión total, 36 conductores , Y 37 es un espejo de reflexión total. La ilustración de los electrodos se omite. Por la guía de ondas de entrada 33 se dobla hacia atrás 2 de circuito por el espejo de reflexión total 37, un terminal de salida de la terminal de entrada y la guía de ondas de salida 34 está situado enfrente de la guía de ondas de entrada 33, que está en la comodidad de montaje.
En el caso de la capa de núcleo de la guía de ondas losa del cristal a base de InP, y la capa de pozos cuánticos múltiples de InGaAsP / InAlAs o InGaAsP / InP, en el caso de cristal a base de GaAs, la capa de pozo cuántico múltiple de la capa central AlGaAs / GaAs , El coeficiente electroóptico se puede aumentar y el rango de ajuste de la longitud de onda se puede aumentar.
El espejo de reflexión total para plegar la trayectoria óptica de la parte de guía de ondas de losa se ha planteado espejo etch utilizando ejemplos tales como grabado en seco en la forma de realización, es innecesario decir que puede usarse plano de escisión del cristal. Incidentalmente, se puede proporcionar una pluralidad de guías de onda de salida con receptores de luz.
En cada ejemplo anterior, es posible formar un sustrato de InP guía de ondas de losa de tipo n, una InP capa de revestimiento de tipo n, InGaAsP capa de núcleo de no dopado, la capa de InP de, de tipo p dopada InP capa de revestimiento, una de tipo p InGaAsP capa de contacto .
En cada ejemplo de la, de tipo n de guía de ondas losa substrato InP, de tipo n InP capa de revestimiento, o InGaAs / InP cuántica múltiple capa así núcleo de sin dopar InGaAs / InAlAs, la capa de InP de, la capa de tipo p InP revestimiento sin dopar, se puede formar a partir de una capa de contacto InGaAsP de tipo p.
En cada ejemplo anterior, es posible formar un GaAs tipo n sustrato de guía de ondas de la losa, un AlGaAs capa de revestimiento de tipo n, GaAs capa de núcleo de, de tipo p dopada AlGaAs capa de revestimiento, una capa de contacto de GaAs de tipo p.
En cada ejemplo anterior, es posible formar una guía de ondas de tipo n GaAs sustrato losa, una capa de AlGaAs revestimiento de tipo n, un GaAs sin dopar / AlGaAs de capa de pozo cuántico múltiple, de tipo p AlGaAs capa de revestimiento, una capa de contacto de GaAs de tipo p.
Efecto de la invención
Como se ha descrito anteriormente, de acuerdo con la presente invención, pequeña, aunque la trayectoria óptica de la parte de guía de ondas de losa está plegada, asegurando al mismo tiempo suficiente longitud de la trayectoria óptica de la implementación, el tamaño del dispositivo, por ejemplo, aproximadamente 2 x 2 mm @ 2 ventaja de permitir, que hacer frente es una fibra de salida fibra de entrada, la ventaja de la comodidad en la aplicación, la ventaja de ser compacto espectrómetro puede sintonización adicional longitud de onda.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es una vista en perspectiva de un espectrómetro miniaturizado de sintonización de longitud de onda de acuerdo con una primera realización de la presente invención.
La figura 2 es una vista en planta de un espectrómetro en miniatura de tipo de sintonización de longitud de onda de acuerdo con una segunda realización de la presente invención.
La figura 3 es una vista en planta de un espectrómetro miniaturizado del tipo de sintonización de longitud de onda de acuerdo con una tercera realización de la presente invención.
La figura 4 es una vista en planta de un espectroscopio pequeño convencional.
1 parte de la guía de onda de losa
Guía de ondas de 2 caballetes
3 Rejilla de difracción vertical
Luz de entrada 4 (λ 1, λ 2 ... λ n)
5 luz de salida
10 Junta
11 parte guía de onda losa
12 rejillas de difracción vertical
13 guía de onda de entrada
14 Guía de onda de salida
15 Reflector total
16 cable
17 n electrodo lateral
Electrodo lateral de 18 p
21 parte guía de onda losa
22 Rejilla de difracción vertical
Guía de onda de 23 entradas
24 Guía de onda de salida
25 Reflector total
26 Alambre de plomo
31 parte de la guía de onda de losa
Rejilla de difracción vertical 32
33 Guía de onda de entrada
34 Guía de onda de salida
35 Reflector total
36 Alambre de plomo
37 Reflector total
Reclamo
Con la guía de ondas de losa se forma en la reivindicación 1 en la superficie del sustrato, se proporciona el electrodo que forma un par en la superficie superior de la espalda y la guía de ondas losa del sustrato, la difracción vertical de rejilla en una cara final de la guía de ondas de losa se proporciona el pero la dirección de las ranuras sin y el arqueada círculo rejilla vertical de Rowland ser perpendicular a la superficie del sustrato, el camino óptico de la guía de ondas losa de al menos una cara de extremo de la guía de ondas losa al menos uno del espejo de reflexión total, se proporciona con el fin de envolver, y una guía de ondas de entrada y una pluralidad de guías de ondas de salida a otra cara extrema del mismo porción de entrada de la guía de ondas losa es un medio círculo Rorando en forma de arco proporcionó el fin de formar una longitud de onda a dicha pluralidad de guías de ondas de salida por el valor de la entrada de una guía de onda se aplica una pluralidad de luces de entrada de diferentes longitudes de onda de entrada entre los electrodos que forman el par un voltaje de polarización inversa Distribuir selectivamente según Es en la longitud de onda Chu tipo de formación espectrómetro miniatura formada con el fin de ser sacado como luz de salida.
La reivindicación 2 en el que la guía de ondas de entrada se pliega por dos espejos de reflexión total, según la reivindicación 1 en el que la parte de incidencia de la porción de salida de la luz de salida de la luz de entrada se caracteriza por estar formado de manera que la cara Espectrómetro compacto de tipo de longitud de onda.
Dibujo :
Application number :1994-003709
Inventors :日本電信電話株式会社
Original Assignee :斎藤秀穂