Эффективное коллинеарное взаимодействие излучения с бегущей решёткой показателя преломления в электрооптических волноводах в ниобате лития

Герасименко Н.Д., Герасименко В.С., Петров В.М.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Герасименко Н.Д., Герасименко В.С., Петров В.М. Эффективное коллинеарное взаимодействие излучения с бегущей решёткой показателя преломления в электрооптических волноводах в ниобате лития // Оптический журнал. 2022. Т. 89. № 4. С. 3–11. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2022-89-04-03-11

Gerasimenko N.D., Gerasimenko V.S., Petrov V.M. Effective collinear interaction of radiation with a traveling refractive index grating in electro-optical waveguides in lithium niobate [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2022. V.89. № 4. P. 3–11. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2022-89-04-03-11

Ссылка на англоязычную версию:

N. D. Gerasimenko, V. S. Gerasimenko, and V. M. Petrov, "Effective collinear interaction of radiation with a traveling refractive index grating in electro-optical waveguides in lithium niobate," Journal of Optical Technology. 89(4), 191-196 (2022). https://doi.org/10.1364/JOT.89.000191

Аннотация:

Предмет исследования. В данной работе исследуются электрические характеристики электродов бегущей волны, расположенные на поверхности ниобата лития. Метод. В качестве метода исследования применялись аналитический расчёт, численное моделирование, экспериментальные исследования амплитудно-частотной характеристики и спектров коллинеарного взаимодействия на длине волны 1552 нм. Основные результаты. Продемонстрировано, что для периодов решётки меньше длины области взаимодействия необходимо использовать электроды бегущей волны с показателем преломления, близким к таковому у оптического волновода. Более того, при точном совпадении показателей преломления минимальный период решётки оказывается ограничен в основном частотно-зависимым затуханием сигнала в электродах. Продемонстрирована эффективная фазовая модуляция света с длиной волны 1552 нм с помощью электрического сигнала в полосе до 40 ГГц. Практическая значимость. В результате данной работы выяснены параметры интегрально-оптических схем, позволяющие производить высокоэффективные фазовые и амплитудные модуляторы света.

Ключевые слова:

бегущие решётки показателя преломления, фазовая модуляция света сверхвысокой частотой, дифракционные оптические элементы

Коды OCIS: 230.4110, 130.4110, 060.5565, 060.4080

Список источников:

1. Yariv A. Introduction to optical electronics. N.Y.: Holt, Rinehart and Winston, 1976. 438 p.

2. Петров В.М., Шамрай А.В. Интерференция и дифракция для информационной фотоники. СПб.: Лань, 2019. 460 с.

3. Петров В.М., Агрузов П.М., Лебедев В.В., Ильичёв И.В., Шамрай А.В. Широкополосные интегрально-оптические модуляторы: достижения и перспективы развития // Успехи физических наук. 2021. Т. 191. № 7. С. 760–780.

4. Gleĭm A.V., Chistyakov V.V., Bannik O.I. et al. Sideband quantum communication at 1 Mbit/s on a metropolitan area network // Journal of Optical Technology. 2017. V. 84. № 6. P. 362–367.

5. Wooten E.L., Kissa K.M., Yi-Yan A. et al. A review of lithium niobate modulators for fiber-optic communications systems // IEEE Journal of selected topics in Quantum Electronics. 2000. V. 6. № 1. P. 69–82.

6. Properties of Lithium Niobate / Ed. by Wong K.K. London, UK: INSPEC, 2002. 417 p.

7. Петров В.М., Шамрай А.В., Ильичёв И.В. и др. Отечественные СВЧ интегрально-оптические модуляторы для квантовых коммуникаций // Фотоника. 2020. Т. 14. № 5. С. 414–422.

8. Noguchi K., Mitomi O., Miyazawa H. Millimeter-wave Ti:LiNbO3 optical modulators // Journal of Lightwave Technology. 1998. V. 16. № 4. P. 615–619.

9. Burns W.K., Howerton M.M., Moeller R.P. et al. Low drive voltage, broad-band LiNbO₃ modulators with and without etched ridges //Journal of lightwave technology. 1999. V. 17. № 12. P. 2551.

10. Kondo J., Aoki K., Kondo A. et al. High-speed and low-driving-Voltage thin-sheet X-cut LiNbO₃ Modulator with laminated low-dielectric-constant adhesive // IEEE photonics technology letters. 2005. V. 17. № 10. P. 2077–2079.

11. Noguchi K. Ultra-high-speed LiNbO₃ modulators // Journal Optical Fiber Communications. 2007. Rep. 4. P. 1–13.

12. Ren T. et al. An integrated low-voltage broadband lithium niobate phase modulator // IEEE Photonics Technology Letters. 2019. V. 31. № 11. P. 889–892.

13. Wang C. et al. Nanophotonic lithium niobate electro-optic modulators // Optics express. 2018. V. 26. № 2. P. 1547–1555.

14. Ye X. et al. High-speed programmable lithium niobate thin film spatial light modulator // Optics Letters. 2021. V. 46. № 5. P. 1037–1040. 15. Zhu D. et al. Integrated photonics on thin-film lithium niobate // Advances in Optics and Photonics. 2021. V. 13. № 2. P. 242–352.