Интегральная оптика
Применение призмы из рутила и титаната стронция в качестве входного элемента связи для волновода. Расчет угла между входящим из воздуха лазерного пучка и поверхностью волновода для получения связи на моде наинизшего порядка. Составление схемы устройства.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 10.01.2017 |
| Размер файла | 246,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
1. Призма из титаната стронция (np = 2,32) используется в качестве выходного элемента связи для вывода излучения из волновода на основе Ta2O5 (n = 2,09). Три линии (моды) наблюдаются под углами И = 36,5; 30,2 и 24,6 относительно поверхности волновода. Выходная поверхность призмы составляет угол Ц = 600 с поверхностью волновода, а длина волны излучения л0 = 9058 А0. Чему равны значения в для этих трёх мод?
Решение
1. Необходимо нарисовать подробную схему (чертёж) устройства, описанного в условии задачи:
Рисунок 1
Записать условие фазового синхронизма для заданной схемы устройства связи: z - проекция волнового вектора волны в призме должна быть равна искомой фазовой постоянной моды в волноводном слое
вm = kpz = (2р/л0)sin цz
По Хансперджеру str61(121)
По Хансперджеру
призма рутил лазерный волновод
Определить угол цвыв вывода луча из призмы (относительно нормали к выходной поверхности призмы).
рад
Определить угол цпад падения выходящего луча на выходную поверхность призмы (изнутри призмы, относительно нормали).
рад
Определить угол цz между лучом и подошвой призмы (подошва призмы в данном случае параллельна оси z, угол отсчитывается относительно нормали к подошве).
Вычислить z - проекцию волнового вектора волны в призме kpz для данной моды.
По Хансперджеру
Определить угол цвыв2 вывода луча из призмы (относительно нормали к выходной поверхности призмы).
рад
Определить угол цпад2 падения выходящего луча на выходную поверхность призмы (изнутри призмы, относительно нормали).
рад
Определить угол цz2 между лучом и подошвой призмы (подошва призмы в данном случае параллельна оси z, угол отсчитывается относительно нормали к подошве).
Вычислить z - проекцию волнового вектора волны в призме kpz2 для данной моды.
По Хансперджеру
Определить угол цвыв3 вывода луча из призмы (относительно нормали к выходной поверхности призмы).
рад
Определить угол цпад3 падения выходящего луча на выходную поверхность призмы (изнутри призмы, относительно нормали).
рад
Определить угол цz3 между лучом и подошвой призмы (подошва призмы в данном случае параллельна оси z, угол отсчитывается относительно нормали к подошве).
Вычислить z - проекцию волнового вектора волны в призме kpz3 для данной моды.
По Хансперджеру
Ответ:
По Хансперджеру
2. Если использовать призму из рутила (np = 2,50) в качестве входного элемента связи для волновода такого же типа, как и в задаче 1, каков должен быть угол падения пучка излучения относительно волноводной поверхности для эффективной связи его с модой наинизшего порядка?
Решение
Рисунок 2
По Хансперджеру
угол падения пучка излучения относительно нормали к волноводной поверхности
угол падения пучка излучения относительно волноводной поверхности для эффективной связи его с модой найнизшего порядка.
Ответ:
3. Прямоугольная призма из титаната стронция (np = 2,32) используется в качестве входного элемента связи для ввода излучения в волновод на основе Ta2O5 (n = 2,09). Длина волны излучения л0 = 9058 А0. Входная поверхность призмы образует с поверхностью волновода угол 450. Величина в для моды найнизшего порядка в волноводе составляет 1,40 * 105 см-1. Каков должен быть угол между входящим из воздуха лазерным пучком и поверхностью волновода для получения связи на моде найнизшего порядка?
Решение:
1. Вычислить z - проекцию волнового вектора волны в призме kpz для данной моды наинизшего порядка в волноводе
По Хансперджеру
2. Определить угол цz между лучом и подошвой призмы (подошва призмы в данном случае параллельна оси z, угол отсчитывается относительно нормали к подошве).
Рисунок 3
3. Определить угол цпре преломления входящего луча на входную поверхность призмы (изнутри призмы, относительно нормали).
4. Определить угол цвво ввода луча в призму (относительно нормали к входной поверхности призмы).
5. Угол между входящим из воздуха лазерным пучком и поверхностью волновода для получения связи на моде наинизшего порядка:
Ответ:
4. Решёточный элемент связи, находящийся на плоском волноводе, для волн внутри волновода может действовать, как 1800 рефлектор. Найти наименьшее значение периода решётки Л, при котором решётка будет вызывать отражение моды, если её постоянная распространения в = 1,582 k, а л0 = 0,6358 мкм.
Решение:
Рисунок 4
Условие синхронизма для решёточного элемента ввода - вывода при отражении назад:
где: nэфф - эффективный показатель преломления моды m, определяемый формулой:
Следовательно, наименьшее значение периода решётки Л, при котором решётка будет вызывать отражение моды
2 способ
Из условия согласования фаз для 1800 рефлектора
Ответ:
5. Призма из рутила (np = 2,50) используется в качестве элемента связи волновода, изготовленного из вещества с показателем преломления n = 2,09 для излучения с длиной волны л0 = 9058 А0 на основной моде. Если постоянная распространения этой основной моды в0 = 1,44 * 105 см-1, какой угол г должна составлять входная поверхность данной призмы с поверхностью волновода и какой угол Ц должен составить оптический луч внутри призмы с поверхностью волновода для достижения наиболее эффективной связи?
Решение:
Рисунок 5
1. Вычислим z - проекцию волнового вектора волны в призме kpz для данной моды наинизшего порядка в волноводе
По Хансперджеру
2. Определим угол цz между лучом и подошвой призмы (подошва призмы в данном случае параллельна оси z, угол отсчитывается относительно нормали к подошве).
3. Следовательно, угол Ц, который должен составить оптический луч внутри призмы с поверхностью волновода для достижения наиболее эффективной связи будет равен:
4. Входная поверхность данной призмы с поверхностью волновода должна составлять угол г
Ответ:
6. Решёточный элемент связи с периодом Л = 0,4 мкм, расположенный на плоском волноводе из арсенида галлия GaAs, используется для введения излучения He-Ne лазера (л0 = 1,58 мкм). Если постоянная распространения для моды найнизшего порядка в волноводе в0 = 3,6 k, какой угол должен составить луч лазера с поверхностью волновода для связи на этой моде. Принять, что связь осуществляется на первом порядке дифракции, т.е. ¦н¦=1
Решение
Условие синхронизма при выводе в покрытие под углом иm (угол отсчитывается от нормали к плоскости волновода):
Рисунок 6
(1)
Примем , а волновое число, как известно, определяется выражением
Из условия согласования фаз для падающего лазерного луча мы имеем
Откуда
Отсюда угол луча лазера с поверхностью волновода для связи на этой моде должен составить
Ответ:
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Особенность волновода как направляющей системы. Решение задачи распространения волн в волноводе круглого сечения с физической точки зрения. Структура поля в плоскости продольного сечения. Применение волны H01 круглого волновода для дальней связи.
курсовая работа [279,6 K], добавлен 25.06.2013Основные физические принципы волноводной фотоники. Классификация оптических волноводов. Геометрическая оптика планарных волноводов. Классификация мод планарного волновода. Волноводные моды тонкопленочного волновода. Эффективная толщина волновода.
реферат [2,0 M], добавлен 16.06.2019Выбор размеров поперечного сечения волновода. Определение максимальной и пробивной мощности, затухания и длины волн, фазовой и групповой скорости волновода, характеристического сопротивления. Установление частотного диапазона, в котором можно работать.
курсовая работа [6,0 M], добавлен 10.12.2012Усилители, построенные на полупроводниковых усилительных элементах (биполярных и полевых транзисторах). Выбор принципиальной схемы. Расчет выходного, предоконечного и входного каскадов. Параметры схемы и расчет обратной связи. Расчет элементов связи.
курсовая работа [203,3 K], добавлен 27.11.2009История развития, основные понятия и законы геометрической оптики. Элементы призмы и оптические материалы. Демонстрационные опыты с использованием: стеклянной призмы с преломляющим углом 90º; пустотелой стеклянной призмы, и заполненной воздухом.
курсовая работа [610,8 K], добавлен 20.03.2011Расчет параметров воздействия отраженного или рассеянного лазерного излучения на органы зрения персонала, который обслуживает лазерные установки. Применение лазерного излучения в медицине. Параметры лазерного пучка, преобразованного оптической сиcтемой.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 20.07.2015Теория диэлектрических волноводов. Анализ распространения волн в плоском оптическом волноводе с геометрической точки зрения и с точки зрения электромагнитной теории. Распределение электромагнитного поля и зависимость свойств волновода от его параметров.
курсовая работа [5,4 M], добавлен 07.05.2012Волоконно-оптические линии связи как понятие, их физические и технические особенности. Основные составляющие элементы оптоволокна и его виды. Области применения и классификация волоконно-оптических кабелей, электронные компоненты систем оптической связи.
реферат [836,9 K], добавлен 16.01.2011Тепловой расчет площади теплопередающей поверхности вертикального парогенератора. Расчет среднего угла навивки труб поверхности нагрева. Основные конструкционные характеристики пучка теплообменных труб. Прочностной расчет элементов парогенератора.
курсовая работа [642,4 K], добавлен 10.11.2012Структурные схемы различных видов обратной связи. Коэффициенты усиления усилителя. Использование обратной связи в различных функциональных устройствах на операционных усилителях. Расчет элементов усилителя. Разработка и проверка схемы усилителя.
курсовая работа [1022,5 K], добавлен 30.07.2008Характеристика аппаратуры связи. Требования к устройствам электропитания. Выбор системы электропитания дома связи по способу резервирования и эксплуатации электропитающего устройства. Расчёт его электрооборудования, нагрузки установки на внешние сети.
курсовая работа [60,5 K], добавлен 22.06.2011Выбор генераторов, трансформаторов, главной схемы электрических соединений и схемы нужд. Составление вариантов структурной схемы станции. Схема перетоков мощности через автотрансформаторы связи. Определение затрат на капитальные вложения. Расчет токов.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 26.03.2014Назначение, состав и работа лазерного однокомпонентного измерителя вибрации. Пространственное моделирование рассеянного когерентного излучения на сферических микрочастицах. Расчет прохождения неполяризованного лазерного пучка по методу Мюллера и Джонса.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 25.04.2012Оптика человека. Как мы видим. Дефекты зрения. Оптические приборы, «вооружающие» глаз. Очки, лупа, микроскоп, телескоп. Светопрекционная техника. Проекционные устройства, спектральный аппарат, фотоаппарат, киноаппарат.
реферат [387,6 K], добавлен 26.05.2006Выбор и обоснование структурной схемы усилителя гармонических сигналов. Необходимое число каскадов при максимально возможном усилении одно-двухтранзисторных схем. Расчет выходного каскада и входного сопротивления транзистора с учетом обратной связи.
курсовая работа [692,9 K], добавлен 28.12.2014Описание конструкции котла и топочного устройства. Расчет объемов продуктов сгорания топлива, энтальпий воздуха. Тепловой баланс котла и расчет топочной камеры. Вычисление конвективного пучка. Определение параметров и размеров водяного экономайзера.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 20.01.2014Что такое оптика? Ее виды и роль в развитии современной физики. Явления, связанные с отражением света. Зависимость коэффициента отражения от угла падения света. Защитные стёкла. Явления, связанные с преломлением света. Радуга, мираж, полярные сияния.
реферат [3,1 M], добавлен 01.06.2010Использования для цилиндрического волновода уравнения Максвелла в цилиндрической системе координат. Расчет коэффициента распространения трансверсальной магнитной (ТМ) волны в цилиндрическом волноводе. Мощность, передаваемая по цилиндрическому волноводу.
презентация [260,1 K], добавлен 13.08.2013Высокая химическая стойкость гексаферрита стронция, его дешевизна и области применения. Общая характеристика магнитотвердых материалов. Структура и свойства постоянных магнитов. Способы получения мелкодисперсных гексаферритов. Анализ проблем производства.
отчет по практике [2,0 M], добавлен 13.10.2015Габаритный расчет оптической схемы. Определение углового поля окуляра, диаметра входного зрачка монокуляра, фокусного расстояния объектива, диаметра полевой диафрагмы. Аберрационный расчет окуляра и призмы. Оценка качества изображения оптической системы.
курсовая работа [3,2 M], добавлен 02.07.2013
