Кільцевий резонатор. Кільцевий оптичний резонатор. Вихідні дані збірника

Винахід відноситься до техніки надвисоких частот та забезпечує перебудову резонансної частоти. Керамічне кільце прямокутного перерізу із двох сторін має шари. 2 і 3 металізації (СМ). У керамічному кільці I і СМ 2 виконаний радіалишй розріз 4 Металева перекйлчка 5 одним кінцем закріплена на СМ 2 поблизу розрізу 4 і може врівнюватися. Резонансна частота кільцевого резонатора визначається положенням 4еталічної 5,1 іл. ;про СП фь

СПІЛКА РАДЯНИХ

СОЦІАЛ ІСТОЧНИХ

РЕС1 1У БЛІН (s1)y Н 01 Р 7/08

ДЕРЖАВНИЙ КОМІТЕТ СРСР

00 справам винаходів і відкриттів

Гедзюн В.А., Яковлєв П.А. Нові високовольтні конденсатори -Електронна техніка, сер.8. Радіодеталі, вип.2 (23 1. 1971, с.3-7. (54) КІЛЬЦЕВИЙ РЕЗОНАТОР.

„.SU„„5404 А (57) Винахід відноситься до техніки надвисоких частот і забезпечує перебудову резонансної частоти. Керамічне кільце I прямокутного перерізу з двох сторін має шари, 2 та 3 металізації (СМ). У керамічному кільці 1 н СМ 2 виконаний радіальний розріз 4. Металева пережжка 5 одним кінцем еакренлена СМ 2 поблизу від розрізу 4 і монет обертатися. Резонансна частота кільцевого резоіатора визначається по поаекієм металевої перемички 5 ° 1 іл.

1195404 тора.- При цьому забезпечується плавна дворазова зміна резонансної частоти, так як у першому наближенні в одному крайньому положенні металевої перемички 5, при якому вона не перемикає ні радіальний розріз 4, ні частина спою 2 металізації, кільцевий резонатор

° являє собою розімкнений напівхвильовий резонатор, а в іншому положенні, при якому металева перемичка 5 перемикає радіаль- . ний розріз 4, кільцевий резонатор являє собою замкнутий резонатор з довжиною, що дорівнює довжині хвилі.

Формула винаходів

Кільцевий резонатор, що містить керамічне кільце, що має прямокутний поперечний переріз, плоскі поверхні якого покриті шарами металізації, о т л і ч а ювЂ" шийся тим, що, з метою забезпечення перебудови резонансної частоти, в керамічному кільці і шарі металізації виконаний радіальний розріз і введена металева перемичка, довжина якої перевищує внут-! ний діаметр керамічного кільця, при цьому металева перемичка одним кінцем закріплена на шарі металіеації в безпосередній близькості від радіального розрізу з можливістю обертання навколо точки закріплення.

Упорядник В.Апибін

Редактор A.Лєжніна Техред І.Асталош

Замовлення 7421/56 Тираж 637

ВНДІПД Державного комітету СРСР у справах винаходів та відкриттів

113035, Москва, Ж-35, Рауська наб., Д.4/5

Передплатне

Філія ПВП "Патент", r.Óæãoðîä, вул.Проектна, 4

Винахід відноситься до техніки надвисоких частот і може бути використане в частотно-селектних елементах тракту.

Метою винаходу є забезпечення S печінці перебудови резонансної частоти.

На кресленні представлена ​​конструкція кільцевого резонатора.

Кільцевий резонатор містить кера->О мічний кільце 1, що має прямокутний переріз, плоскі поверхні якого покриті шарами 2 і 3 металізації. У керамічному кільці 1 і шарі 2 металізації виконаний радіальний розріз 4 і введена металева перемичка 5, довжина якої перевищує внутрішній діаметр керамічного кільця 1, при цьому металева перемичка 5 одним кінцем еак->Про реплена на шарі 2 металізації в безпосередній близькості від радіального з можливістю обертання навколо 6 точки закріплення.

Кільцевий резонатор працює наступним чином.

Електромагнітні коливання кільцевому резонаторі збуджуються на резонансної частоті при підключенні його до генератора. Резонансна часто- 30 та кільцевого резонатора визначається положенням металевої перемички 5, поверхня якої контактує з шаром 2 металізації і при переміщенні якої змінюється ефективна довжина кільцевого резонаКорректор М.Макснмішинець.

Вихідні дані збірника:

МОДЕЛЮВАННЯ РЕЗОНАНСНИХ ІНТЕГРАЛЬНИХ ПРИСТРІЙ

Андросік Андрій Борисович

Воробйов Сергій Андрійович

канд. техн. наук, доцент МГОУ, м. Москва

Мировицька Світлана Дмитрівна

канд. техн. наук, доцент МГОУ, м. Москва

Проведено дослідження одиночної резонансної структури, подвійного кільцевого резонатора, а також потрійного кільцевого резонатора. У разі потрійної резонансної структури розглянуто вертикальне та послідовне розташування кілець. Розглянуто результати модельних досліджень цих типів резонаторів.

Ключові слова: кільцевий мікрорезонатор, інтегральна фотоніка, планарні структури, спектр частот.

Важливим різновидом хвилеводних структур інтегральної фотоніки є резонансні структури – кільцеві мікрорезонатори. В останні роки вони становлять все більший інтерес для дослідників у галузі хвилеводної та інтегральної оптики. Резонансні структури є потенційними кандидатами для використання в таких сферах застосування інтегральної фотоніки як фільтрація хвиль; маршрутизація; перемикання; модуляція; конвертування, мультиплексування та демультиплексування оптичного випромінювання . Для підвищення якості виконуваних функцій доцільно використовувати виготовлення резонансних структур у вигляді множинних компонентів. Численні резонансні фотонні структури забезпечують покращення основних оптичних параметрів, таких як вільний спектр частот, повну ширину половини максимуму, добротність, чутливість та ін.

Множинні резонансні планарні структури інтегральної фотоніки розроблені з урахуванням нового перспективного явища, управління випромінюванням, укладеного в мікронні плівки прозорого матеріалу . Правильний вибір підкладки, плівки та конфігурації хвилеводу дозволяє виконати широкий спектр оптичних перетворень випромінювання. Завдяки мініатюрним розмірам досягається висока щільність оптичних компонентів у певному місці, на відміну від традиційної об'ємної оптики. Таким чином, множинні резонансні структури є представниками нового покоління оптико-електронних систем, у яких оптичні хвилеводи та світловодні системи замінені на хвилеводні оптичні елементи. Комп'ютерне моделювання цієї нової групи елементів дозволяє створити та виготовити принципово новий клас оптичних фотонних виробів.

Все різноманіття конфігурацій кільцевих мікрорезонаторів можна класифікувати за двома параметрами: формою резонатора (диск, кільце, траса або еліпс); за схемою взаємозв'язку тобто. за схемою передачі енергії між хвилеводом та резонатором (вертикальні та бічні). У схемі бічного зв'язку резонатор та хвилевід виготовляються на одному рівні з однакового матеріалу; при цьому взаємозв'язок контролюється лише за рахунок відстані між хвилеводом та резонатором. У вертикальних схемах взаємозв'язок контролюється як і вертикальному, і у бічному положенні. Крім того, вертикальні та бічні конфігурації відрізняються технологіями виготовлення (SW – одномодовий хвилевід, MR – мікрорезонатор).

У кільцевих резонаторах збуджується кілька мод, що розповсюджуються по кільцю. Дискові резонатори дозволяють підтримувати одномодовий режим випромінювання; при цьому полегшується контроль за поведінкою випромінювання та характеристиками резонатора. Важливою характеристикою хвилеводів є коефіцієнт зв'язку. У дискових та кільцевих резонаторах область зв'язку обмежена, а трекові є альтернативою збільшення цієї області. Мікрорезонатори із двома хвилеводами дозволяє виконувати додаткову селекцію випромінювання за рахунок другого резонансу. Основні типи резонансних планарних структур наведено на рис.1.

Синтез кільцевих резонаторних фільтрів, з'єднаних у ряди або послідовні лінії, є актуальним завданням хвилеводної фотоніки. Його метою є отримання оптимальних характеристик фільтрації, мультиплексування, перемикання та ін. , чутливість (однорідна та поверхнева), межа чутливості, відношення максимуму/мінімуму сигналу.

Оптимальна взаємодія між усіма пов'язаними резонаторами дозволяє забезпечити необхідний відгук фільтра. Використання подвійних і кратно з'єднаних кільцевих резонаторів дають можливість реалізації характеристик різних типів фільтрів (рис.2).

Важливим параметром під час створення фільтрів чи датчиків з урахуванням микрорезонаторных структур є вільний спектр частот (FSR) – відстань між двома послідовними піками у порту зниження масштабі довжин хвиль. Цей параметр визначає селективність датчика. Таким чином, якщо дві послідовні довжини хвилі резонування дуже близькі один до одного, то важко диференціювати їх між собою. Отже, що більше вільний спектр частот, то краще робочі характеристики микрорезонатора. Математично цей параметр виражається як:

,

де n g – груповий індекс; ng=n-l(dn/dl); l – довжина хвилі; L = pR T.

Використання групового коефіцієнта заломлення дозволяє підвищити точність вимірів. Як видно з формули (1) вільний спектр частот обернено пропорційний розміру резонатора, тобто для досягнення великого значення FSR слід мінімізувати довжину резонатора.

Максимальна передача t max – величина відкинутого сигналу на резонансі. В асиметричному випадку вона має вигляд:

Мінімальне відображення є потужністю сигналу, залишеною у вхідному хвилеводі на резонансі.

Відношення зникнення - відношення живлення в порту передачі на резонансі та від резонансу. Наприклад, якщо вигнутий хвилевід використовується як фільтр додавання-розкладання, важливо, щоб сигнал на резонансі був витягнутий повністю з вхідного хвилеводу для мінімізації перехресних перешкод.

В асиметричному випадку можна записати:

Витонченість, Q-фактор.Витонченість, добротність (Q-фактор), резонансна ширина, пропускна здатність – це умови, які, головним чином, пов'язані з повною шириною половини максимуму (FWHM) передачі. При низьких значеннях FWHM величини чутливості та добротності підвищуються. Останнє особливо важливе для датчиків. FWHM знижується при низьких коефіцієнті зв'язку та довжині хвилі, а також при збільшенні довжини резонатора L. Резонансна ширина або пропускна здатність визначаються як FWHM резонансу вигнутого хвилеводу.

Витонченість - ставлення FSR до пропускної спроможності є безрозмірною величиною. Формула для FWHM в кутовому масштабі може бути записана таким чином:

Витонченість F тісно пов'язане з пропускною здатністю та визначено як відношення FSR та пропускної здатності:

,

Дуже важливо дотримуватись рівноваги між FSR , який повинен бути ідеально високим і FWHM, який повинен бути ідеально низьким для забезпечення можливості диференціації між суміжним резонансним піком і переходом на нижній рівень робочого резонансного піку. Отже, що вище значення F, то краще характеристики чутливості і селективності. З формули (8) можна побачити, що F залежить від внутрішніх втрат і зв'язку, тобто. зовнішніх втрат резонатора Що сума загальних втрат, то нижче F резонатора. Майже завжди вигідно зменшувати і внутрішні, і зовнішні втрати для отримання більш високого значення F. Однак зовнішні втрати, зумовлені зв'язком, є неминучими і не можуть бути занадто малі для резонатора, що працює як оптичний фільтр. У разі коли зовнішні втрати менші, ніж внутрішні, вся перехідна потужність буде втрачена в резонаторі. Внаслідок таких зв'язків кільцевий резонатор повинен використовувати суворо наведений світловод для мінімізації радіусних втрат на згин хвилеводу з дуже малим радіусом.

Інший тісно пов'язаний параметр - добротність (Q-фактор), що визначається як відношення довжини хвилі резонансу (піка) до FWHM піку:

,

Значення добротності має значення для датчиків. Чим вище значення добротності, краще сенсорні параметри датчиків, використовують резонансний метод зсуву довжини хвилі. Низькі значення добротності необхідні за реалізації методу зміни інтенсивності. Для досягнення високого значення добротності зв'язок має бути дуже низьким, втрати мінімізовані, FWHM – низький, а радіуси – великі. Добротність і витонченість пов'язані між собою так:

,

З практичної точки зору Q-фактор цікавий, оскільки він характеризує безпосередню абсолютну ширину піку. Добротність пов'язана з фізичним розміром резонатора, тому при порівнянні резонаторів зручніше використовувати параметр витонченості.

Посилення поля.Одна з найцікавіших функцій кільцевого резонатора - висока польова інтенсивність, яка створена в кільцевому резонаторі на резонансі. Посилення поля FE є відношенням амплітуди поля в кільці до амплітуди в хвилеводі вхідної шини:

,

Так як поле в кільці не однакове, посилення поля зазвичай вибирається одразу після вхідного розгалужувача. Для хорошого кільця втрата дуже низька, і коефіцієнт зв'язку зазвичай не настільки високий, таким чином поле в кільці передбачається практично постійним.

Внутрішньо резонансні втрати. Це втрати, які зазнає сигналу в порту при передачі в кільце. Потрібно, щоб ці втрати були якнайменше, тоді передача від резонансного сигналу буде без перешкод.

Форма рядка (форм-фактор).Форма імпульсу для одного мікро кільцевого резонатора часто моделюється функцією Лоренца, що має вигляд:

,

Форма імпульсу Лоренца є наближенням першого порядку, яке досить зручним для резонаторів з малими втратами.

Схема каналу, що використовується як фільтр, наведена на рис.3. На першому етапі здійснюється дослідження розподілу електромагнітних полів та перехідної характеристики системи оптичної селекції, що представляє собою два планарні хвилеводи, пов'язані через кільцевий резонатор . Якщо вхідний сигнал містить довжину хвилі несучої, що є резонансною для кільцевого елемента, вона відповість у вихідний хвилевід. Відносини інтенсивностей минулого і відгалуженого сигналів до вхідної інтенсивності різних довжинах хвиль (коефіцієнт передачі) і залежність цього відношення від часу визначають найважливіші властивості селектуючого елемента.

Малюнок 3.Геометричні особливості поперечного перерізу моделюваної хвилеводної системи

Відстань між кільцевим резонатором і хвилеводами (воно приймається однаковим для вхідного та вихідного хвилеводів) має бути досить мало, щоб кожен із хвилепровідних елементів знаходився в полі витікаючої хвилі іншого. Наприклад, при поширенні оптичного сигналу по вхідному хвилеводу (якщо його витікаючі хвилі перекриваються з хвилями кільцевого резонатора) частина енергії, що переноситься хвилею, що витікає, переходить у хвилю, обмежену резонатором. Кількість енергії, відгалуженої в резонатор, залежить від відстані між елементами хвилезнавства і довжини ділянки ефективного обміну електромагнітними полями. Константи поширення та показники заломлення матеріалів також впливають на ступінь їхньої пов'язаності.

Модель кругового мікрорезонатора, що локально збільшує потужність світла для певних довжин хвиль, представлена ​​на рис.4. Ця функціональна можливість пояснюється так. Резонатор і хвилевід знаходяться в безпосередній близькості один від одного, при цьому частина енергії, що надходить, переходить в резонатор. Такий перехід відомий як спрямований зв'язок. У мікрорезонаторі частина цієї енергії спрямовується вздовж кола резонатора і після повного витка інтерферує з вхідним полем хвилеводу. На резонансних частотах, коли оптична довжина пройденого шляху багаторазова ефективну довжину хвилі, інтерференція в резонаторі конструктивна. Ця конструктивна інтерференція може призвести до посилення електромагнітного поля і відповідно збільшення потужності в резонаторі. У цьому одиночному круговому мікрорезонаторі довжина кола кільця - L(L=2nR; радіус- R) ,коефіцієнт зв'язку - k . Коефіцієнт інтенсивності згасання кільця a . Хвильове число дорівнює k n.

Рисунок 4. Одиночний круговий резонатор

Дослідження поведінки потужності між резонатором та діелектричним хвилеводом наведено у . Запропонована модель показує зв'язок між полями резонатора та хвилеводу. Електрична і магнітна складова поля в резонаторі є сумою окремих амплітуд полів мод, що поширюються.

Співвідношення минулого та відхиленого електричних полів можна записати так:

де kn = (2pn eff) / l і g означає коефіцієнт втрат інтенсивності направленого відгалужувача і n eff – ефективний показник заломлення.

Використовуючи ці рівняння, можна обчислити відношення полів E t /E i:

Доцільно ввести такі параметри:

Співвідношення інтенсивності для вихідного порту набуває вигляду:

Спектр передачі одиночного кільцевого резонатора представлений рис.5; максимум та мінімум передавальної характеристики обчислювався з використанням залежностей:

Повна ширина на половині максимуму (FWHM або 3 дБ ширина смуги)

і параметр витонченості F резонатора мають вигляд:

Параметр F є вимірювальною характеристикою фільтра. Точка резонансу T min у рівнянні (18) визначається так:

Одиночний круговий резонатор з двома зв'язаними хвилеводами для входу та виходу сигналу показаний на рис.6.

У наведених нижче розрахунках не враховуються втрати зв'язку, тобто розглядається припущення (D 2 = 1).

Відгук фільтра одиночного кільцевого резонатора з двома зв'язаними хвилеводами та коефіцієнтами зв'язку k 1 =k 2 =0.2 в обох симетричних зв'язаних хвилеводах показаний на рис.6. Передбачається, що втрати всередині кільця повністю компенсовані (a = 0).

Максимум і мінімум передачі обчислюється в такий спосіб. Для пропускного порту

Для результуючого порту

Результуюче відношення вхід/вихід має такий вигляд

Інтенсивність випромінювання на виході I t 1 пропускного порту дорівнює нулю в резонансі (k n L = 2mp); це показує, що резонансна довжина хвилі повністю виводиться резонатором для однакових симетричних сонаправленных відгалужувачів k 1 =k 2 при a=0. Значення a=0 можна досягти тільки використанням селективного підсилювача всередину кільцевого резонатора, для компенсації хвилеводних втрат. Значення коефіцієнта загасання інтенсивності a є постійною величиною повністю пасивному кільцевому резонаторі. Можливість досягнення мінімуму інтенсивності (I t 1 /I i 1 =0) при резонансі передавальної функції на виході I t 1 пропускного порту здійснюється отриманням коректного відношення коефіцієнтів зв'язку k 1, k 2 та коефіцієнта ослаблення інтенсивності a.

Малюнок 6. Одиночний та подвійний кільцеві резонатори

Подвійний кільцевий резонатор.Схема подвійного кільцевого резонатора показана на рис.6. Вхідне поле E i 1 зв'язується з портом 1. Вихідне поле отримано в пропускному E t 1 або в результуючому порту E t 2 . Інше вхідне поле E i 2 можна впровадити в порт додавання пристрою .

Обчислювальні моделі, описані вище, добре підходять для пристроїв з однорідним показником заломлення резонатора. При моделюванні слід врахувати умови формування активних секцій, зміни показника заломлення в одній частині резонатора за рахунок локального нагріву, втрати при переході від активної зони до пасивної, на межі прямого хвилеводу та зігнутої частини хвилеводу, втрати зв'язку та матеріальні втрати для кожного сегмента. Для виконання розрахунків цих специфічних деталей слід розділити всю конфігурацію кільцевого резонатора на різні сегменти (рис.6) для подвійного кругового резонатора. Електричне поле електромагнітної хвилі, яка розповсюджується в кожному сегменті, описується наступним рівнянням:

де Е А – амплітуда електричного поля, a segment – ​​коефіцієнт загасання інтенсивності.

Подвійний кільцевий резонатор дає можливість розповсюдження вільного спектру частот до меншого загального таких частот одиночних кільцевих резонаторів. Це досягається шляхом вибору різних радіусів у подвійному кільцевому резонаторі. У разі різних радіусів, випромінювання, що проходить через подвійний кільцевий резонатор, запускається з порту зменшення, у разі задоволення резонансних умов для двох поодиноких кільцевих резонаторів. Вільний спектр частот подвійного кільцевого резонатора з двома різними радіусами можна записати так:

де N і M-натуральні та взаємно прості числа. Передавальні функції суттєво залежать від коефіцієнтів зв'язку, які характеризують перехресні перешкоди між резонансними піками та хибними резонансними піками.

Використання подвійного кільцевого резонатора з різними радіусами відкриває можливість отримання більшого вільного спектра частот, порівняно з випадком поодинокого кільцевого резонатора. Передавальна характеристика пропускного порту має, переважно, форму Лоренца. Відгук узагальненого фільтра можна реалізувати шляхом використання двох паралельно зв'язаних подвійних кільцевих фільтрів (R1≠R 2) .

Для створення площини на верхній частині відгуку фільтра запропоновано використовувати потрійний кільцевий резонаторз метою збільшення фактора форми та коефіцієнта вкл\викл пропускного та результуючого портів. Коефіцієнти зв'язку κ 0-3 можна підрахувати для певного відношення вкл/выкл і фактора форми, рівного 0,6 для результуючого порту. У найпростішому випадку використовуються коефіцієнти для симетричного зв'язку, k 0 =k 3 і k1 = k2.

Передавальна характеристика конфігурації потрійного кільцевого резонатора з коефіцієнтами зв'язку k 0 =k 3 =0,7 для зовнішнього зв'язку та k 1 =k 2 =0,2 для внутрішнього зв'язку в центрі з компенсацією втрат (a segment =0) показано на рис.6 . Радіус кільця R=134 мкм було обрано досягнення рознесення каналів 100 ГГц; загальний показник заломлення 3,46; відношення вкл/викл 30 dB. Крутий спад і різке піднесення досягнуто за межами смуги редекції. Можливе рішення для реалізації такого фільтра та відношення вкл/викл більше 30 дБ досягається для резонаторів без втрат при коефіцієнтах зв'язку в інтервалі k 0 =k 3 =0,65-0,7 для зовнішнього зв'язку та k 1 =k 2 =0,18-0,26 для зв'язку в центральній зоні.

Обчислювальна модель потрійного кільцевого резонатора паралельного з'єднання показано на рис.6. Передавальна характеристика підрахована для лінійно розташованих одиночних кільцевих резонаторів. Основний складовий елемент складається з одиночного кільцевого резонатора з радіусом кола R=117 мкм, і довжиною 200 мкм для зони зв'язку і довжиною 300 мкм для прямих зон 11 і 15. Зроблено припущення про відсутність втрат в потрійному кільцевому резонаторі фізичну та хвилеводну дисперсії) для всіх сегментів. Відстань між резонаторами дорівнює Ѕ9+10+11+12+ Ѕ13, що еквівалентно половині кільця кола резонатора. Відгук пропускного та результуючого портів показано на рис.7. Кільцеві резонатори синхронізовані за фазою.

Рисунок 7. Потрійний кільцевий резонатор

Фактор форми цієї схеми дорівнює 0,18. Плоска характеристика смуги пропускання може бути отримана невеликим зміщенням частоти резонансної кожного одиночного кільцевого резонатора. Це відхилення від частоти резонансу дозволяє реалізувати оптичні фільтри зі смугами пропускання з плоскими вершинами, необхідні для оптичних систем мультиплексування каналів довжин хвиль.

Синтез оптичних фільтрів з використанням лінійного ряду одиночних кільцевих резонаторів з двома вхідними/вихідними хвилеводами описаний . Обчислений спектр передачі ряду з 9 елементів кільцевих резонаторів, що працюють без втрат, представлений в Відстань між паралельно з'єднаними одиночними кільцевими резонаторами і вплив на форму фільтра теоретично досліджено

Для реалізації амплітудно-частотного відгуку фільтра, що має на увазі високий фактор форми (0,5-0,6), найбільш зручна конфігурація серійно з'єднаного потрійного кільцевого резонатора. Відгук фільтра у разі визначається, переважно, точним вибором коефіцієнтів зв'язку. Фазу слід підбирати для обох конфігурацій. Перевагою паралельно з'єднаного потрійного кільцевого резонатора є можливість посилення FSR. Це можна досягти лише у випадку серійно пов'язаних конфігурацій, шляхом вибору найменшого радіуса кільця.

Було виведено математичний інструмент опису поведінки конфігурацій кільцевого резонатора. Реалізація цих структур, що працюють без втрат, повинна бути виконана на основі напівпровідникового матеріалу з прямою шириною забороненої зони для отримання активних структур або інтегрування пасивних і активних пристроїв.

Список літератури:

1.Андросік А.Б., Воробйов С.А., Мировицька С.Д. Основи хвилеводної фотоніки. - М.: МГОУ, 2009.

2.Андросік А.Б., Воробйов С.А., Мировицька С.Д. Математичні основи хвилеводної фотоніки. - М.: МГОУ, 2010.

3.Андросік А.Б., Воробйов С.А., Мировицька С.Д. Хвильоводна та інтегральна фотоніка. - М.: МГОУ, 2011.

4.Chew Y.H. та ін. На Optical Filter of Adjustable Finesse Використовуючи Amplified Fiber Ring Resonator. IEEE J. Lightwave Technol., Vol. 15, no. 2, pp. 364-370, 1997.

5.Chin M.K. та ін. GaAs Microcavity Channel-Dropping Filter Базований на Race-Track Resonator. IEEE Photon. Technol. Lett., vol. 11, no. 12, pp. 1620-1622, 1999.

6.Griffel G. Syntesis of Optical Filters Using Ring Resonator Arrays. IEEE Photon/Technol.Lett. 12 (7), 810-812, 2000.

7.Klunder DJ.W. та ін. Experimental and numerical study microresonators with air and polymer cladding. Journal of Lightwave Technology, 21 (4): 1099-1110, 2003.

8.Madsen C.K. and Zhao J.H. A General Planar Waveguide Autoregressive Optical Filter. IEEE J. Lightwave Technol., Vol. 14, no. 3, pp. 437-447, 1996.

9.Marcatili E.A.J. Діелектрична Rectangular Waveguide і Directional Coupler для Integrated Optics, Bell Syst. Techn. J., vol. 48, pp. 2071-2101, 1969.

10.Weiershausen W. і Zengerle R. Photonic highway switches засновані на ring resonators використовувані як frequency-selective components. Appl. Opt., vol. 35, no. 30, pp. 5967-5978, 1996.

11.Ярів А. Універсальні відносини для розриву з оптичними потужностями між microresonators і диелектричних waveguides. Electronics Letters, 36:321–322, 2000.

Надзвичайно важливим видом лазерних резонаторів є кільцевий резонатор, в якому оптичний шлях променів має кільцеву (рис. 5.4а) або складнішу траєкторію, як, наприклад, показана на рис. 5.46 "складена" (англ. folded) траєкторія. В обох випадках резонансні частоти кільцевого резонатора можна визначити, якщо накласти умову, що повна зміна фази вздовж кільцевої траєкторії на рис. 5.4а або уздовж замкнутої траєкторії на рис. 5.46 (показані суцільними лініями) має бути кратно величиною 2л. При цьому легко отримати співвідношення для резонансних частот:

Оптичний діод

Де Ьр – периметр кільця або довжина замкнутої траєкторії на рис. 5.46 а п - ціле число. Зазначимо, що стрілки, що показують напрямки променів на рис. 5.4, ​​можуть, взагалі кажучи, бути розгорнуті у зворотний бік. Це означає, що, наприклад, рис. 5.4а випромінювання може поширюватися як за годинниковою стрілкою, так і проти неї. Таким чином, у випадку в кільцевому резонаторі утворюється стояча хвиля. Однак можна використовувати деякий пристрій, що забезпечує односпрямоване розповсюдження випромінювання, наприклад праворуч наліво на рис. 5.4а (оптичний діод, докладніше див. у розділі 7.8.2.2). Тоді в резонаторі буде тільки хвиля, що біжить за годинниковою стрілкою. Таким чином, поняття моди резонатора та резонансної частоти пов'язані не тільки зі стоячими хвилями. Зазначимо, що кільцеві резонатори можуть мати або стійку (як на рис. 5.4), або нестійку конфігурації.

Приклад 5.1. Число мод у замкнутому та відкритому резонаторах. Розглянемо Не-ие лазер, що генерує на довжині хвилі X = 633 нм, з допплерівським контуром лінії посилення шириною Ау5 = 1,7 109Гц. Покладемо довжину резонатора, що дорівнює Ь = 50 см і розглянемо спочатку відкритий резонатор. Відповідно до (5.1.3) число поздовжніх мод, що потрапляють у контур посилення, дорівнює Ыореп = 2ЬАц /с = 6. Припустимо тепер, що резонатор обмежений циліндричною бічною поверхнею діаметром 2а = 3 мм. Відповідно до (2.2.16) число мод такого закритого резонатора, що потрапляють у контур посилення шириною Ауо, дорівнює МСІ08Є(І = 87іу2^Ауо / с3, де V = с/Х - частота лазера, а V = па2Ь - об'єм резонатора. Використовуючи наведені вирази та вибрані значення параметрів, легко отримати, що Ыс1теа = (2па / X)2 Ыореп г 1,2 109 мод.

Гравіювання по металу проводиться на професійному устаткуванні. Гравіювання з високою деталізацією використовується для оформлення подарунків, пам'ятних речей.

У цьому розділі наводиться короткий опис когерентних властивостей світла, що випромінюється звичайною лампою (лампою розжарювання або газонаповненою лампою). Оскільки світло в цьому випадку зумовлене спонтанним випромінюванням багатьох атомів, по суті.

Внаслідок зіткнень частинок з електронами в обсязі електричного розряду відбувається постійне утворення електронів та іонів. Ударна іонізація здійснюється присутніми в розряді гарячими електронами, тобто тими, енергія яких більша за …

Кільцевий резонатор

Кільцевий резонатор- оптичний резонатор, в якому світло розповсюджується по замкнутій траєкторії в одному напрямку. Об'ємні кільцеві резонатори складаються з трьох або більше дзеркал, орієнтованих так, що світло послідовно відбивається від кожного з них, здійснюючи повний оборот. Кільцеві резонатори знаходять широке застосування лазерних гіроскопахі лазерах. У волоконних лазерівзастосовують спеціальні конструкції волоконних кільцевих резонаторів, які зазвичай мають вигляд замкнутого в кільце. оптичного волокназ WDM-відгалужувачами для введення випромінювання накачування і виведення випромінювання, що генерується.

Див. також

• Резонатор Фабрі - Перо

Література

• Звелто О.Принципи лазерів = Principles of Lasers. - 3-тє вид. – М.: Світ, 1990. – 558 с. - ISBN 5-03-001053-Х
• Agrawal G. P.Світлових технологій: компонентів і пристроїв. - Wiley-IEEE, 2004. - 427 p. - ISBN 9780471215738
• Agrawal G. P. Applications of nonlinear fiber optics. - 2nd ed. – Academic Press, 2008. – Vol. 10. – 508 p. - (Optics and Photonis Series). - ISBN 9780123743022

Посилання

• Оптичний резонатор- стаття з Фізичної енциклопедії

Wikimedia Foundation. 2010 .

• Кільцеве (електродепо)
• Кільцевий струм

Дивитись що таке "Кільцевий резонатор" в інших словниках:

кільцевий резонатор- Оптичний резонатор, в якому поширення електромагнітних коливань відбувається по замкнутому контуру. [ГОСТ 15093 90] Тематика лазерне обладнання EN ring resonator … Довідник технічного перекладача

кільцевий резонатор- žiedinis rezonatorius statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. ring cavity; ring resonator vok. Ringresonator, m rus. кільцевий резонатор, m pranc. résonateur annulaire, m … Fizikos terminų žodynas

кільцевий резонатор- Відкритий резонатор, дзеркала якого забезпечують поширення електромагнітних хвиль по замкнутому контуру. Політехнічний термінологічний тлумачний словник

КІЛЬКОВИЙ ЛАЗЕР- див. у ст. Оптичний резонатор. Фізична енциклопедія. У 5-ти томах. М: Радянська енциклопедія. Головний редактор А. М. Прохоров. 1988 … Фізична енциклопедія

Оптичний резонатор- сукупність декількох елементів, що відбивають, утворюють відкритий резонатор (на відміну від закритих об'ємних резонаторів, що застосовуються в діапазоні НВЧ), що формують стоячу світлову хвилю. Оптичні резонатори є одним з основних елементів ... Вікіпедія

ОПТИЧНИЙ РЕЗОНАТОР- пристрій, в кром можуть збуджуватися стоячі або ті, що біжать ел. магн. хвилі оптич. діапазону. О. н. являє собою сукупність дек. дзеркал та явл. відкритим резонатором, на відміну більшості об'ємних резонаторів, застосовуваних в діапазоні… Фізична енциклопедія

Волоконний лазер- Цільноволоконний фемтосекундний ербієвий лазер. Волоконний лазер лазер, активне середовище та, можливо, резонатор якого є елементами оптичного … Вікіпедія

Лазерний гіроскоп- схема лазерного гіроскопа. Тут промінь лазера циркулює з допомогою дзеркал і постійно посилюється лазером (точніше квантовим підсилювачем). Замкнутий контур має відгалуження через напівпрозоре дзеркало (або, наприклад, через щілину) у датчик на базі … Вікіпедія

Лазер у формі вісімки- Волоконний лазер із кільцевим резонатором у вигляді вісімки. In: випромінювання накачування. Out: вихідне випромінювання. 1: активне волокно. 2: поляризатор. 3: оптичний ізолятор. 4 WDM відгалужувач. 50:50 дільник 50/ … Вікіпедія

Історія винаходу лазерів- 1917 А. Ейнштейн представляє концепцію вимушеного випромінювання 1920 р. І. Франк і Ф. Райхе підтвердили існування метастабільних станів у збудженому стані 1927 р. Поль Дірак створює квантову теорію вимушеного випромінювання 1928 р. В. В.