Расчёт собственных волн планарного анизотропного волновода для различных положений оптической оси Моисеева Н.М.Компьютерная оптика, 2013, том 37, №1 13
РАСЧЁТ СОБСТВЕННЫХ ВОЛН ПЛАНАРНОГО АНИЗОТРОПНОГО ВОЛНОВОДА ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ ОПТИЧЕСКОЙ ОСИ
Моисеева Н.М. Волгоградский государственный университет
АннотацияДля однородного планарного анизотропного волновода выполнено решение уравнений Максвелла. Получены фундаментальные матрицы решения для TE-и TM-волн в анизо-тропном плоском однородном слое. Показано, что фазовый сдвиг TM-волны при отражении от границы «анизотропный слой -изотропная среда» зависит от угла наклона оптической оси. Выполнено численное решение дисперсионного уравнения TM-волны в анизотропном планарном волноводе при различных ориентациях оптической оси в плоскости распростра-нения волны; найдена асимптотика дисперсионных кривых.Ключевые слова: планарный волновод, анизотропия, уравнения Максвелла, дисперсион-ное уравнение, полное внутреннее отражение, фазовый сдвиг при отражении света, асим-птотика дисперсионных кривых. Введение В настоящее время происходит интенсивное раз-витие технологий оптоэлектроники и интегральной оптики, значительно вырос интерес исследователей к волноведущим оптическим структурам [1]. Это можно объяснить развитием оптических технологий обработки и передачи информации, разработкой фо-тонных интегральных схем, оптической памяти [17]. Преимуществами оптических волноведущих струк-тур являются высокая скорость передачи информа-ции, низкая стоимость сырья, компактные размеры. Планарные диэлектрические волноводы являются важнейшими элементами новых высокоскоростных технологий. Толщина волновода и его оптические параметры определяют особенности распростране-ния и отражения в нём электромагнитных волн, то есть его собственные моды. Известно, что в анизо-тропных средах электромагнитные волны распро-страняются иначе, чем в изотропных средах [2]. В анизотропной среде оптические свойства зависят от направления распространения света, и поэтому ори-ентация оптической оси волновода должна влиять на условия распространения собственных волн. Но-вые оптические решения требуют создания сред со специальными оптическими свойствами. Как из-вестно, интегрально-оптические компоненты изго-тавливаются в очень сложных технологических процессах, например, в процессе ионной импланта-ции. Чтобы создаваемые устройства функциониро-вали так, как это планирует разработчик, необходим детальный анализ волноводных характеристик рас-пространения, а также разработка простого набора расчётных инструментов для производства. Для это-го требуется адекватная математическая модель взаимодействия электромагнитных волн с вещест-вом, построенная на уравнениях Максвелла.За последние десятилетия разработано множество аналитических и численных методов расчёта волно-водных мод [3 -4]. Метод распространения луча при-менён в работе [7] для анизотропного тонкого волно-вода. Рассматривалась трёхслойная система. В случае произвольной ориентации оптической оси анизотроп-ного волновода в каждом слое будет происходить кросс-поля...