СПОСОБ ВЫВОДА ИЗЛУЧЕНИЯ ИЗ ОПТИЧЕСКОГО ПЛАНАРНОГО ВОЛНОВОДА
METHOD OF OUTPUTTING RADIATION FROM PLANAR OPTICAL WAVEGUIDE

Изобретение относится к оптике и может быть использовано для повышения равномерности распределения излучения - освещенности на выходе устройства вывода излучения, выполненного в виде дифракционной решетки.
Из уровня техники известен способ вывода излучения из оптического планарного волновода посредством углового формирователя (RU 2006130399 A, G02B 6/34, 2008.02.27). Для обеспечения равномерной освещенности на выходе формирователя нерабочая поверхность волновода наклонена по отношению к рабочей поверхности в плоскости, ортогональной направлению зубьев углового формирователя, на угол, определяемый по заявленному соотношению параметров волновода, который не является оптимальным для волноводов с различным показателем преломления.
Известен также способ вывода излучения из оптического волновода посредством образованной на выходе дифракционной решетки (см. Х.-Г.Унгер. Планарные и волоконные волноводы. Москва: «Мир», 1980 г., стр.139). Однако данное решение не обеспечивает высокой равномерности распределения излучения на выходе волновода.
Изобретение направлено на повышения равномерности распределения излучения на выходе устройства вывода излучения, выполненного в виде дифракционной решетки.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе вывода излучения из оптического планарного волновода посредством образованной на выходе дифракционной решетки согласно изобретению дифракционная решетка выполнена с переменной глубиной модуляции, возрастающей по длине решетки в направлении от начала вывода излучения по следующей экспоненциальной зависимости:
σ(x)=A exp (B x),
где σ - глубина модуляции [нм];
x - текущая координата по длине L решетки [мкм]
0≤x≤L;
A - эмпирический коэффициент, равный A=0,01÷10 [нм], преимущественно A=0,1÷1,0 [нм];
-1
-1
B - эмпирический коэффициент, равный B=1÷200 [мкм], преимущественно B=5÷50 [мкм].
При выводе излучения из планарного волновода с использованием дифракционной решетки значение доли выводимого из волновода излучения на единице длины (плотность мощности) дифракционной решетки зависит от степень связи дифракционной решетки с волноводом, которая определяется глубиной модуляции σ. Заявленное выполнение выводящей дифракционной решетки с глубиной модуляции, возрастающей по длине решетки в направлении от начала вывода излучения по экспериментально определенной экспоненциальной зависимости, компенсирует потери, возникающие в волноводе по длине решетки за счет возрастания степени связи дифракционной решетки с волноводом, что обеспечивает постоянство выводимой плотности мощности по длине решетки и соответственно равномерность распределения излучения на выходе устройства вывода излучения.
На чертеже схематично представлен общий вид оптического планарного волновода, реализующего заявленный способ.
Оптический планарный волновод включает центральный оптически прозрачный волноводный слой 1, граничные слои 2 с меньшим показателем преломления, устройство 3 ввода излучения (например, в виде дифракционной решетки) и устройство вывода излучения в виде дифракционной решетки 4, форма которой может быть любой из числа известных (синусоидальная, треугольная, трапециевидная и пр.), выполненной с переменной глубиной модуляции, возрастающей по длине решетки в направлении от начала вывода излучения по следующей экспоненциальной зависимости:
Bx;
σ=A e
где σ - глубина модуляции [нм];
x - текущая координата по длине L решетки [мкм]
0≤x≤L;
A - эмпирический коэффициент, равный A=0,01÷10 [нм], преимущественно A=0,1÷1,0 [нм];
-1
-1
B - эмпирический коэффициент, равный B=1÷200 [мкм], преимущественно B=5÷50 [мкм].
Заявленный способ вывода излучения из оптического планарного волновода реализуется следующим образом.
Распространяющийся по планарному волноводу 1 поток излучения рассеивается на гребнях (неровностях) дифракционной решетки 4 устройства вывода излучения, интерферирует и выводится - излучается наружу под углом, определяемым параметрами дифракционной решетки 4. Интенсивность выводимого из волновода излучения на каждом малом участке дифракционной решетки 4 пропорциональна степени связи, которая определяется глубиной модуляции σ. По мере продвижения вдоль заявленной дифракционной решетки 4 решетки растет глубина модуляции σ и соответственно растет степени связи дифракционной решетки 4 с волноводом, что обусловливает возрастание доли выводимого из волновода излучения, которое компенсирует потери излучения, связанные с выводом этого излучения наружу, обеспечивая тем самым равномерность распределения излучения вдоль дифракционной решетки 4 на выходе волновода.