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§第二 非同寻常的器件（第1页）

§第二节非同寻常的器件

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集成光路工作的工作对象是光波，而光的波长为微米数量级，因此集成光路的截面尺寸在几微米到几百微米之间，其尺寸精度须小于光波波长的十分之一。

集成光路中都是一些微型的光学元件，正象电路是由一些导电的电线将各种电子元件连接起来而组成的那样，集成光路是由传光的“导线”

将各种集成光学元件连接起来的。

这里，将主要的集成光学元件作一简单介绍。

1.薄膜光波导

薄膜光波导是集成光路中传光的“导线”

，它将光路中的各个微型光学元件连接起来。

光波作为导引波被限制在薄膜光波导中传输，按照光的全反射原理，波导折射率必须比邻近介质折射率高。

薄膜光波导的透明介质的折射率，周围介质的折射率，空气的折射率，薄膜光波导可以做在介质之上或之中。

象光学纤维传光那样，由于折射率光线在一定入射角的情况下，就能够经过两薄膜界面的多次全反射而传输。

由于薄膜光波导的尺寸可与光的波长比拟，因而光在其中的传输现象应当用波动理论来解释。

理论分析表明，薄膜光波导也有传输模式问题。

由控制薄膜厚度和波导横向宽度，以及波导与周围介质间的折射率差，就能够得到一定模式的传输。

每一种模式，都有它自己独特的场结构和传播速度。

单模波导输出的是一个光斑，尺寸较小的多模波导输出的是几个光斑或复杂的花样；尺寸大、模式多，则花样将是混乱不清的大光团。

薄膜波导传输光能，由于波导尺寸很短，因而衰减很小。

不过，引导光束转弯的弯曲光波导，转弯不能太急，否则就会产生较大的光能损失。

弯曲半径与材料相对折射率有关，相对折射率差越大，可允许的弯曲半径就越小。

2.薄膜激光器

激光器的种类繁多，其中半导体激光器体积很小，其制造工艺本来就是与集成光路相似的。

例如，半导体激光器中的双异质结砷镓铝激光器，它已经是一种集成光路，即一种集成的光振**器，因为其内部存在一个集成的薄膜波导谐振腔。

利用集成光路工艺，还可以将砷镓铝激光器制成分布反馈砷镓铝双异质结激光器。

分布反馈具有选择性，因而产生的激光单色性好，谱线宽度达0.5□，这对于大容量光学纤维通讯系统是十分重要的，可以减少纤维材料色散对脉冲展宽的影响。

分布反馈激光器频率的温度特性比双异质结激光器好，输出光的模式也较好。

薄膜激光器是集成光路中的光源。

从薄膜激光器的结构形式和激光的形成方式来看，有复合耦合激光器、尖劈耦合激光器、瞬息耦合激光器、光栅耦合激光器、分布反馈激光器等。

3.薄膜耦合器

为了使集成光路集成化，如何将激光器发出的光高效率地耦合到光波导中去，则是一个重要的课题。

将外面的激光束发射到均匀薄膜波导中去，可以采用各种类型的耦合器。