ТЕ/ТМ-смещение частоты

Преобразователи частоты с канальными волноводами, основанные на бегущей волне взаимодействия между канализированными волнами с ТЕ — и ТМ-поляризацией, обеспечивают достаточно широкий диапазон преобразования частот, а устройство их канального волновода совместимо с оптическими волокнами. В некоторых отношениях эти приборы аналогичны акустооптическим преобразователям частоты. В реализации, показанной на рисунке, канальный волновод изготовлен из двулучепреломляющего оптического материала, так что ТЕ и ТМ-моды поляризованы вдоль обыкновенной и необыкновенной осей соответственно.

Предполагается, что входной сигнал — это полностью ТЕ-мода, и обычно не происходит переноса излучения из моды в моду. Однако, если соответствующим образом направленная бегущая волна электрического поля с частотой o;s, приложенная вдоль волновода, вызывает возмущение показателя преломления посредством смещения осей электрооптических коэффициентов, происходит взаимодействие мод и смещение частоты на ш8. 100% эффективность преобразования в ТМ-моду возможна, если удовлетворяется условие фазового синхронизма

Это условие фазового синхронизма эквивалентно условию Брэгга для акустооптического модулятора. Бегущая волна электрического поля генерируется приложением трехфазного электрического управляющего напряжения к решеточному электроду, как показано на рисунке. Пространственный период волны зафиксирован и определяется разреженностью электрода, и, следовательно, фазовый синхронизм не зависит от частоты. При структуре электрода с сосредоточенными параметрами можно получить смещение частоты, начиная с постоянного тока до нескольких гигагерц. Было продемонстрировано несколько вариантов таких устройств.

Недостатком ТЕ/ТМ-преобразователя моды является узкая оптическая ширина линии, что обусловлено зависимостью выполнения условия фазового синхронизма от длины волны, что следует из уравнения. Примерно оптическую ширину линии можно выразить следующим образом.

Таким образом, управляющее напряжение ~ 10 В, требующееся при длине взаимодействия 5 мм, обеспечивает оптическую ширину линии, равную только 17 А, что полезно для фильтрующих приложений, но, как правило, нежелательно в случае преобразования частоты. Чтобы получить больший период решетки и большую ширину линии, можно использовать волноводы с более низким двулучепреломлением.

См. также:  Использование распределенных датчиков с оптическим волокном