Направляющие системы передачи ВОЛС (стр. 3 из 3)
Нетрудно убедиться, что между числовой апертурой и относительной разностью показателей преломления существует связь
Чем больше у волокон
, тем больше NA, чем легче осуществлять ввод излучения от источников света в световод.4. ПЛАНАРНЫЙ СВЕТОВОД
Планарный световод является основой почти всех устройств интегральной оптики: модуляторов, переключателей, дефлекторов света, микролазеров, соединителей, фильтров, направленных ответвителей и т.д. Он состоит из планарной пленки или полоски с малым оптическим поглощением и показателем преломления (n1) выше, чем у подложки (n2) и окружающей среды (n0) (рис.10). Т.е.
оптический волокно планарный световод
Исходя из того, испытывает ли однородная плоская волна преломление, либо полное внутреннее отражение, что зависит от угла наклона луча
, различают три вида волн (рис.11). 
Пространственная волна может приходить из пространства 0. Так как n1>n2>n0 , то она не отражается полностью ни на одной из граничных поверхностей. Такие пространственные волны могут также приходить из подложки или от любого источника, находящегося в пленке; для них характерен только угол падения
, превышающий граничный угол полного отражения на границе пленки и внешнего пространства.Волны подложки могут приходить из подложки; после преломления в пленке их угол падения настолько мал, что на границе со свободным пространством они полностью отражаются. Однако эти волны могут быть также возбуждены источниками в пленке.
Для волн пленки угол
настолько мал, что они полностью отражаются от обеих границ. Только эти волны связаны с пленкой, и их поля уменьшаются экспоненциально как в подложке, так еще сильнее во внешнем пространстве. В отличие от них, волны подложки излучаются через подложку, а пространственные волны - как во внешнее пространство, так и в подложку. Полезны и важны только волны пленки. Волны подложки и пространственные волны являются паразитными, создающими нежелательные и мешающие поля излучения, которых, однако, часто нельзя избежать при возбуждении волн пленки.Таким образом, волна пленки многократно отражается от границ под углом
и распространяется по зигзагообразной траектории.Пространственная волна и волна подложки могут иметь любой угол
в соответствующем им диапазоне углов, что приводит к образованию непрерывного множества волн. Волны пленки, наоборот, могут иметь в области 
только конечное число дискретных значений. Число распространяющих волн при этом рассчитывается по формуле 
,где d - толщина пленки.
Чем меньше разность показателей преломления, тем меньше число распространяющихся мод при той же толщине пленки.
Выбор и подготовка материалов пленки и подложки, метод нанесения пленки должны обеспечивать получение однородной структуры с малым поглощением и рассеянием. Для пленок, работающих только в качестве пассивных волноводов и не выполняющих никаких активных функций, например усиления либо модуляции, необходимо только малое затухание. Такие пленки изготавливаются из аморфных материалов, а именно стекла или таких синтетических материалов, как полиуретан, полиэфирный эпоксид и органические полимеры. В качестве подложки, как правило, применяют стекло, если интегральное устройство не требует другого материала. Пленки с малыми потерями из этих материалов толщиной от 1 до 10 мкм чаще наносят электронно-лучевым распылением. Известны методы образования тонкого слоя в материале стеклянной пластны вследствии химической реакции замещения при температурах порядка 4000 С. Затухание пленки для волн в красном и инфракрасном диапазонах не должно превышать 1 дБ/км.
Рассмотренный тип планарных световодов относится к несимметричной конструкции, так как
. Во многих оптических деталях применяют простую симметричную пленку (рис. 12) 
Толщина такой пленки составляет d и показатель преломления - n1. По обе стороны от нее помещен материал с меньшим показателем преломления - n2 (n2=n0). Волны симметричной пленки состоят из пространственных волн с непрерывным спектром, содержащим все углы
, превышающие угол полного отражения, и конечного числа волн пленки с дискретными значениями 
.Планарный диэлектрический световод не обеспечивает удержание света в плоскости пленки. В некоторых активных приборах, таких как лазеры и модуляторы, ограничение области распространения света очень желательно, поскольку при этом уменьшается управляющее напряжение. В этих целях применяются полосковые световоды, которые удерживают свет в плоскости пленки (полоски). В качестве примера приведем четыре возможных полосковых световода (рис. 13).
Для изготовления полосковых линий обычно применяют пленки с возможно малыми потерями. Для этого, например, на чистую подложку (с показателем преломления n2) напыляют сначала основной слой с низкими потерями (n1), а на него пленку с несколько большим показателем преломления (n3). Полоски нужной ширины и с требуемым расположением на плоскости получают затем фотолитографией из верхней пленки. В результате получается линия с верхним расположением полосок (рис. 13б).
Считают, что планарные световоды легче в изготовлении, тогда как полосковые элементы обеспечивают большую компактность и универсальность.