Исследование влияния управляющего напряжения фазового модулятора на основе ниобата лития на величину паразитной амплитудной модуляции и распределение интенсивности оптического излучения на торцах канальных волноводов

Шулепова А.В., Шулепов В.А., Стригалев В.Е. Исследование влияния управляющего напряжения фазового модулятора на основе ниобата лития на величину паразитной амплитудной модуляции и распределение интенсивности оптического излучения на торцах канальных волноводов // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2024. Т. 24, № 3. С. 357–365. doi: 10.17586/2226-1494-2024-24-3-357-365

Введение. Известно, что при прохождении оптического излучения через фазовый модулятор многофункциональной интегрально-оптической схемы (МИОС) наряду с модуляцией фазы световой волны происходит изменение мощности оптического излучения на выходе состыкованного волновода. Такая модуляция является паразитной, а ее величина зависит от управляющего напряжения на электродах модулятора. Наличие амплитудной модуляции приводит к возникновению ошибки в выходном сигнале высокочувствительных фазовых датчиков, в частности, в волоконно-оптическом гироскопе. В данной работе представлено экспериментальное исследование изменения пространственного распределения интенсивности (модового поля) на торце канальных волноводов МИОС под действием приложенного напряжения. Метод. Экспериментальная установка включала источник излучения в виде одночастотного лазера RIO ORION с центральной длиной волны излучения 1550 нм. В качестве оптического приемника применена инфракрасная камера SP503U-1550 с регистрацией излучения в диапазоне длин волн 1440–1605 нм, размерами пиксела 9,9 × 9,9 мкм и матрицы 640 × 480 пикселов. МИОС была выполнена по технологии диффузии титана в подложку кристалла ниобата лития (Ti:LiNbO₃) Х-среза. На электроды фазового модулятора МИОС подавалось постоянное управляющее напряжение в диапазоне от –10 В до +10 В. Распределение интенсивности оптического излучения в волноводах МИОС и в одномодовом оптическом волокне с эллиптической напрягающей оболочкой ESC-4 анализировалось путем расчета интеграла перекрытия. Основные результаты. Экспериментально показано воздействие электрического поля на оптическое излучение в волноводах МИОС. Продемонстрировано, что при постоянном напряжении на управляющих электродах фазового модулятора наблюдается изменение распределения интенсивности излучения на выходе канальных волноводов. Наблюдаемые изменения коррелируют с паразитной амплитудной модуляцией, возникновение которой связано с распространением паразитного оптического излучения по волноводу. Это явление обусловлено выходом оксида лития с поверхностного слоя LiNbO₃ в газовую фазу в ходе технологического процесса диффузии титана. Обсуждение. Проведенные исследования позволяют лучше понять механизмы возникновения паразитной амплитудной модуляции в фазовом модуляторе МИОС и разработать практические рекомендации по их устранению. Полученные результаты могут быть полезны специалистам, занимающимся исследованиями в области создания высокочувствительных фазовых датчиков на основе МИОС.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License