CC BY
0НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ АКТИВНЫЕ СРЕДЫ И НАНОСТРУКТУРЫ
А "ПРОХОРОвСКИЕ НЕДЕЛИ-
Исследование оптических градиентных волноводов на основе активного стекла
Муратов Д.А.1, Пустовалов А.В.2
1 - Российский университет дружбы народов имени Патриса Лумумбы, Москва 2- МИРЭА - Российский технологический университет, Москва
Е-mail: a1p3@mail.ru
DOI: 10.24412/cl-35673-2024-1-120-121
Градиентные оптические волноводы находят широкое применение в устройствах фотоники, таких как модуляторы переключатели, волноводные лазеры и др. К их достоинствам следует отнести низкие потери, простоту стыковки с оптическим волокном, а в случае волноводных лазеров и локализация поля в активной среде при одномодовом режиме распространения [1].
Экспериментальные образцы волноводов были изготовлены методом твердотельной диффузии оксида свинца в силикатном лазерном стекле ГЛС-6.
Для исследования параметров волноводного слоя и проведения расчетов полей волноводных мод была решена обратная задача определения параметров волновода на основе измеренных коэффициентов замедления. Решение этой задачи производили в вариационной постановке.
Возможны два варианта постановки задачи расчёта распределения показателя преломления в волноводном слое. В первом случае волновод поддерживает большое число мод, достаточное для определения параметров модельного распределения показателя преломления. Во втором случае волновод поддерживает одну-две моды, и измерения коэффициентов замедления проводят при различных временах диффузии. Выбор соответствующей математической модели диффузионного процесса позволяет определить параметры модельного распределения показателя преломления. Адекватность выбранной модели экспериментальным данным проверяют по отклонениям между расчётными и измеренными коэффициентами замедления.
Непосредственно минимизация целевой функции может быть осуществлена с использованием типовых методов, например,
ш А 5ЕЕЕЕ* 22-24 0КтабРЯ 2024 г-
встроенных в выбранную систему математического моделирования [2, 3].
В ходе решения обратной задачи был вычислен коэффициент диффузии D = (2,43 + 0,03) ■ 10_2 мкм2/ч для температуры отжига 520 °C и нормировочные коэффициенты Qo,6328 = (3,28 + 0,05) ■ 10"2 мкм, Qiii5 = (2,78 + 0,05) ■ 10_2 мкм для волноводов с толщиной плёнки оксида свинца h=66 нм на длинах волн 0,6328 и 1,15 мкм, соответственно. При этом в качестве модельной функции распределения показателя преломления n(x) была выбрана функция
соответствующая классической задаче диффузии из бесконечно тонкого источника и линейной зависимости показателя преломления от концентрации диффузанта. Здесь пз — показатель преломления подложки, D — коэффициент диффузии, t — время диффузии, Q — нормировочный коэффициент, зависящий от толщины плёнки и поляризуемости диффузанта.
1. Jia Y., Chen F. Compact solid-state waveguide lasers operating in the pulsed regime: a review [Invited] // Chin. Opt. Lett. 17 (2019).
2. Hertel P., Menzler H.P., Appl. Phys. B. 1987, 44, 75-80.
3. Chiang K.S., Wong Ch.L., Optical Engineering. 2005, 44(5), 054601.
