background image

Nieliniowe efekty optyczne 

i ich wykorzystanie w przyrządach 

optoelektroniki zintegrowanej

Prezentacja zawiera kopie folii omawianych na wykładzie. 
Niniejsze opracowanie chronione jest prawem autorskim. 
Wykorzystanie niekomercyjne dozwolone pod warunkiem 
podania źródła. 

©  Sergiusz Patela 2004 - 2005

background image

Sergiusz Patela

Nieliniowa optoelektronika zintegrowana

Definicja

Nieliniowe zjawiska elektromagnetyczne pojawiają 
się, gdy odpowiedź ośrodka (polaryzacja elektryczna, 
gęstość prądu, magnetyzacja) jest nieliniową funkcją 
pola elektrycznego lub magnetycznego.

Przykłady z elektrodynamiki klasycznej: krzywa 
namagnesowania ferroelektryków, efekt Faradaya 
(skręcenie płaszczyzny polaryzacji w polu 
magnetycznym)

Przykłady zjawisk optyki nieliniowej: generacja 
harmonicznych światła, nieliniowa zmiana 
współczynnika załamania

background image

Sergiusz Patela

Nieliniowa optoelektronika zintegrowana

Wprowadzenie

Zazwyczaj natężenie (E) pola fali świetlnej jest znacznie 
mniejsze od natężenia pól wewnątrzatomowych. 
W takiej sytuacji występuje liniowy związek pomiędzy polem 
(E) i indukcją (D). 

Efekty nieliniowe pojawiają się przy gęstościach mocy wiązki 
światła około 1 kW/cm

(10

7

W/m

2

) . Praca przyrządów 

optyki nieliniowe  wymaga mocy o rząd większej. 

W światłowodzie, ze względu na małe pole przekroju taka 
gęstość występuje nawet przy niewielkich mocach 
całkowitych. 

E

D

r

r

ε

=

background image

Sergiusz Patela

Nieliniowa optoelektronika zintegrowana

Gęstości mocy w światłowodach

Moc sygnału optycznego (P) 

1 mW = 10

-3

W

Jednomodowe włókno światłowodowym
średnica pola modu (r) 

10 

µ

m

powierzchnia przekroju (S) 

78,5*10

-12

m

2

gęstość mocy 

P/S = 1,3*10

7

W/m

2

wystarcza do obserwacji 

efektów nieliniowych

Światłowód paskowy 
szerokość 5 

µ

m

grubość 1 

µ

m

Powierzchnia przekroju (S) 5* 10

-12

m

2

gęstość mocy 

P/S = 20*10

7

W/m

2

pozwala zastosować efekt 

nieliniowy w przyrządach fotonicznych.

background image

Sergiusz Patela

Nieliniowa optoelektronika zintegrowana

Zjawiska nieliniowe

Od lat 60-tych XX wieku obserwujemy intensywny 
rozwój optyki nieliniowej. Zakres badań obejmuje 
dziedziny takie jak: 

generacja harmonicznych światła

spektroskopia nieliniowa

sprzęganie fazowe (phase conjugation)

bistabilność optyczna

przełączenia optyczne (optical switching)

background image

Sergiusz Patela

Nieliniowa optoelektronika zintegrowana

Liniowe równania falowe

∇ −

=

2

2

2

0

r

r

E

E

t

µε

=

2

2

2

0

r

r

H

H

t

µε

(

)

[

]

z

t

i

x

E

E

y

y

β

ω

=

exp

)

(

0

[

]

0

0

2

2

2

0

2

=

β

+

y

y

E

k

x

E

Opis propagacji fali światła w światłowodzie planarnym:

background image

Sergiusz Patela

Nieliniowa optoelektronika zintegrowana

Równania materiałowe (optyka nieliniowa)

P

E

E

D

r

r

r

r

+

ε

=

ε

=

0

M

H

H

B

r

r

r

r

+

µ

=

µ

=

0

NL

P

P

P

L

+

=

r

Równania 
materiałowe

NL

L

P

P

E

E

D

r

r

r

r

r

+

+

ε

=

ε

=

0

E

P

L

L

r

r

χ

ε

=

0

NL

L

P

E

P

r

r

r

+

χ

ε

=

0

background image

Sergiusz Patela

Nieliniowa optoelektronika zintegrowana

Klasyfikacja zjawisk optyki nieliniowej

Reakcję ośrodka na propagację fali świetlnej 
charakteryzuje się za pomocą wektora polaryzacji 
elektrycznej i tensora podatności elektrycznej

( )

( )

( )

( )

(

)

L

L

+

χ

+

+

χ

+

χ

+

χ

ε

=

n

n

E

EEE

EE

E

P

3

2

1

0

Jeżeli amplituda drgań będzie odpowiednio duża, w 
odpowiedzi pojawią się składowe wyższych rzędów.

( )

E

E

P

χ

ε

0

=

efe

kty

 lin

iow

e

n.li

n. 2

-go

 rzę

du

n.li

n. 

3-g

o r

zęd

u

background image

Sergiusz Patela

Nieliniowa optoelektronika zintegrowana

Dobór materiałów dla przyrządów 

optoelektroniki nieliniowej

Wymogi
•duża nieliniowa podatność dielektryczna, 
•przejrzystość w przedziale roboczych długości fali, 
•odporność na wysokie natężenie światła, 
•dostępność technologii struktur, 
•odporność mechaniczna i termiczna 
•stabilność parametrów optycznych.

Klasyfikacja 
•organiczne i nieorganiczne, 
•półprzewodnikowe i dielektryczne, 
•jednorodne i kompozytowe.
•ciekłe kryształy

background image

Sergiusz Patela

Nieliniowa optoelektronika zintegrowana

Materiały dla wytwarzania optycznych struktur 

nieliniowych

1. Materiały dla efektów drugiego rzędu (generacja harmonicznych)

2. Materiały dla efektów trzeciego rzędu (zmiana współczynnika 
załamania)

3. Materiały specjalne (filtry domieszkowane mikrokryształami, 
supersieci, kryształy fotoniczne (photonic bandgap materials)

background image

Sergiusz Patela

Nieliniowa optoelektronika zintegrowana

Wyprowadzenie nieliniowego 

równania falowego (1)

(

)





×

=

×

×

t

B

E

r

r

na pierwsze z równań działamy 
obustronnie operatorem rotacji 

E

E

E

2

div

grad

=

×

×

i korzystamy z tożsamości operatorowej

(

)

H

t

t

H

E

E

r

r

×

µ

=





µ

×

=

2

div

grad

Otrzymujemy 

(

)

H

t

E

r

×

µ

=

2

przy braku ładunku przestrzennego div = 0





µ

=

t

D

t

E

r

r

2

Podstawiając za rot z drugiego równania 
Maxwella, otrzymamy

background image

Sergiusz Patela

Nieliniowa optoelektronika zintegrowana

Wyprowadzenie nieliniowego 

równania falowego (2)

(

)

NL

L

P

P

E

t

t

D

t

E

+

+

ε

µ

=





µ

=

r

r

r

0

2

2

2

Korzystając z równań materiałowych

(

)

NL

L

P

t

P

E

t

E

2

2

0

2

2

2

µ

=

+

ε

µ

r

r

Przenosimy składniki „liniowe” na lewą stronę

P

E

E

D

r

r

r

r

+

ε

=

ε

=

0

E

P

E

L

L

r

r

r

ε

=

+

ε

0

( )

NL

L

P

t

E

t

E

2

2

2

2

2

µ

=

ε

µ

r

r

NL

L

P

t

E

t

E

2

2

2

2

2

µ

=

µε

r

r

NL

L

P

t

E

t

E

2

2

0

2

2

0

2

µ

=

ε

µ

r

r

Dla większości stosowanych w 
optyce nieliniowej ośrodków 

µ

µ

o

background image

Sergiusz Patela

Nieliniowa optoelektronika zintegrowana

Nieliniowy współczynnik załamania

Nieliniowe współczynniki załamania opisuje się przy pomocy 
następujących wzorów:

2

2

0

2

2

0

2

1

E

n

n

E

n

n

n

+

=

+

=

2

2

0

E

n

n

n

+

=

I

n

n

n

2

0

′′

+

=

w których: n

0

– liniowy współczynnik załamania, 

〈 〉 – uśrednianie po czasie, E –

amplituda (obwiednia) wektora elektrycznego fali świetlnej, I – natężenie fali 
świetlnej

Zależności pomiędzy współczynnikami n

2

, n’

2

, n”

2

:

2

0

2

2

4

2

n

cn

n

n

′′

π

=

=

Zależności pomiędzy nieliniowym współczynnikiem 
załamania i współczynnikami nieliniowej podatności 
zależą od konfiguracji przyrządu. Dla układu 
jednowiązkowego zależność przyjmuje postać:

( )

(

)

ω

ω

ω

ω

χ

ε

=

,

,

;

4

3

3

2

0

2

cn

n

background image

Sergiusz Patela

Nieliniowa optoelektronika zintegrowana

Charakteryzacja materiałów

1. Podatności dielektryczne, nieliniowe współczynniki 

załamania, pasmo transmisji, odporność na uszkodzenia 
optyczne, ...

2. Współczynniki jakości nieliniowej

(

)

ω

ω

=

2

2

2

n

n

d

M

ij

ij

( )

λα

=

χ

2

1

3

n

M

α

λ

=

sat

sat

n

M

2

background image

Sergiusz Patela

Nieliniowa optoelektronika zintegrowana

Właściwości materiałów optycznych domieszkowanych 

nanokryształami

Nano-

kryształ

M atryca

Nieliniowość, n

2

cm

-2

W

-2

Nileliniowość 

χ

(3)

λ

nm

Czas 

odpowiedzi

Ge

SiO

2

2,7  - 6,9 x 10

-13

800

<100fs, 1ps

1

Ag

Polistyren

Au

SiO

2

(0.4 -2.3) 

x 10

-8

esu

530 -

570

Au

TiO

2

6x10

-7

esu

~680

background image

Sergiusz Patela

Nieliniowa optoelektronika zintegrowana

Materiały nieorganiczne stosowane do generacji 

drugiej harmonicznej światła

Materiał

λ

[nm]

n

ω

WJN

ω

ω

2

2

2

n

n

d

eff

[x10

-24

m

2

/V

2

]

Odporność

na uszko-

dzenie

optyczne

[GW/cm

2

]

Pasmo

transmisji

[nm]

Kwarc

1064

1,5341

0,028

1,2

KDP

1058

1,4938

0,029

1,0

200-1500

LiNbO

3

d

31

1058

2,2322

1,84

0,1

350-4500

LiNbO

3

d

33

1152

2,1506

89,69

KTP

1064

1,74-1,83

9,35

0,65

350-4500

ZnO

1058

1,95

0,4

background image

Sergiusz Patela

Nieliniowa optoelektronika zintegrowana

Właściwości niektórych materiałów nieliniowych 

trzeciego rzędu

Materiał

λ

n

2

odpowiedź

τ

α

n

2

/

λα

n

sat

n

sat

/

λα

µ

m

m

2

/W

s

1/cm

x10

-8

GaAlAs 

r

1

10

-8

10

-8

10

4

1

0,1

0,1

GaAlAs 

nr

1

10

-12

10

-8

30

0,033

2x10

-3

0,9

m.k. CdS

x

Se

1-x

1

10-

14

10

-11

3

0,003

5x10

-5

0,3

SiO

2

1

10

-20

10

-14

10

-5

10

-3

>10

-6

>1000

background image

Sergiusz Patela

Nieliniowa optoelektronika zintegrowana

Podstawowa klasyfikacja zjawisk fizycznych 

stosowanych w modulatorach światłowodowych

1. Zjawiska absorpcyjne: zmiana współczynnika 

absorpcji (zmiana natężenia wiązki).

2. Zjawiska refrakcyjne: zmiany współczynnika 

załamania (zmiana fazy lub kierunku 
rozchodzenia się wiązki, zmiana wartości kąta 
granicznego).

3. Konstrukcje opto-mechaniczne

background image

Sergiusz Patela

Nieliniowa optoelektronika zintegrowana

Podstawowe typy modulatorów światłowodowych

modulator elektroabsorpcyjny

sygnał

modulator Macha-Zehndera

-

sygnał

sprzęgacz kierunkowy

sygnał

sprzęgacz X

sygnał

modulator akustooptyczny - dyfrakcyjny

sygnał

modulator mikromechaniczny

sygnał

promień w 
światłowodzie 
planarnym

background image

Sergiusz Patela

Nieliniowa optoelektronika zintegrowana

Podstawowe typy przełączników półprzewodnikowych

1. Przełącznik na interferometrze 
Macha-Zehndera

2. Sprzęgacz kierunkowy

3. Konwerter modów (binarny 
przełącznik optyczny/digital optical 

switch)

4. Wzmacniacz półprzewodnikowy 
(aktywny przełącznik przestrzenny)

background image

Sergiusz Patela

Nieliniowa optoelektronika zintegrowana

Przykłady urządzeń optyki nieliniowej

• Urządzenia aktywne z optycznym wymuszeniem 

nieliniowym

• Całkowicie optyczne przełączniki bistabilne

• Generatory harmonicznych

• Światłowody i transmisja solitonowa

background image

Sergiusz Patela

Nieliniowa optoelektronika zintegrowana

Zintegrowane  urządzenia optyki nieliniowej

!

nieliniowe sprzęgacze o stałych rozłożonych 

(siatkowy, pryzmatyczny)

!

nieliniowe odchylanie wiązki (modulator 

przestrzenny)

!

nieliniowe sprzęgacze kierunkowe

!

nieliniowe konwertery modów

!

nieliniowe sprzęgacze Y i X

!

nieliniowe siatki DFB (o stałych rozłożonych)

!

całkowicie optyczne urządzenia logiczne (bramki 

optyczne)

background image

Sergiusz Patela

Nieliniowa optoelektronika zintegrowana

Nieliniowy współczynnik załamania

Optyka klasyczna - współczynnik załamania nie zależy od mocy optycznej.
Optyka nieliniowa - współczynnik załamania jest funkcją mocy

Nieliniowy 
współczynnik załamania:

Gdzie:

n  - liniowy współczynnik załamania
n

2

- nieliniowy wsp. załamania szkła kwarc. =  3,2 

×

10

-16

cm

2

/W

A - powierzchnia pola modu

W światłowodach ze szkła kwarcowego w typowych warunkach n

2

< 10

-7

+

=

A

P

n

n

n

2

'

background image

Sergiusz Patela

Nieliniowa optoelektronika zintegrowana

Optyka zintegrowana a optyka nieliniowa

Światłowody pozwalają na łatwe badanie i 

wykorzystanie optycznych efektów nieliniowych. 

Specyficzne cechy, które odróżniają struktury 

światłowodowe od materiałów objętościowych to:

!

duża gęstość energii świetlnej w strukturach 

światłowodowych o małym przekroju poprzecznym

!

propagacja wiązki na duże odległości bez 

rozbieżności dyfrakcyjnej

!

możliwość uzyskania nieliniowego dopasowania 

fazy (poprzez manipulację własnościami 

modowymi światłowodów)

background image

Sergiusz Patela

Nieliniowa optoelektronika zintegrowana

Optyczna bramka XOR

Moc optyczna prowadzona a gałęziach a i b kontroluje pojawienie się  
na wyjściu sygnału optycznego z gałęzi c. Elektrody służą do ustawienia 
punktu pracy urządzenia (początkowe przesunięcie fazy pomiędzy 
gałęziami =

π

).

TE

TE

TM

polaryzator
transm. TM

a

c

b

Funkcja XOR:

A  B  Q

0  0  0

1  0  1

0  1  1

1  1  0

U(

π

)

background image

Sergiusz Patela

Nieliniowa optoelektronika zintegrowana

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0

0,5

1

1,5

2

Nieliniowy deflektor wiązki

n

c

n

f

n

s

Λ

s

β

s

β

c

s

w

o

θ

c

θ

s

(I

c

)

c

)

s

)

Wiązka 

sterująca

Wiązka 

odchylana

z

Moc wejściowa Pc [W]

Zmiana k

ąta wi

ązki wyj

ści

ow

ej

background image

Sergiusz Patela

Nieliniowa optoelektronika zintegrowana

Nieliniowy sprzęgacz kierunkowy

t

t

t

KANAŁ 1

KANAŁ 2

stan prosty

stan krzyżowy

linią przerywaną oznaczono 
działanie modulatora  wykonanego w 
ośrodku liniowym

background image

Sergiusz Patela

Nieliniowa optoelektronika zintegrowana

Nieliniowa siatka DFB

n

fo

+ n

2

I

E

f

n

s

δ

L

d

E

b

background image

Sergiusz Patela

Nieliniowa optoelektronika zintegrowana

Nieliniowy modulator Macha-Zehndera

Obszar aktywny

Światłowód paskowy

Dzielnik Y

Podłoże GaAs

GaAs
Al

x

Ga

1-x

As

Sygnał modulujący

laser lub światłowód

Zmodulowany sygnał wyjściowy

Sygnał wejściowy

λ

=1.3 

µ

m

background image

Sergiusz Patela

Nieliniowa optoelektronika zintegrowana

Efekty nieliniowe w światłowodach z LiNbO

3

Materiał

λ

[nm]

n

ω

WJN

ω

ω

2

2

2

n

n

d

eff

[x10

-24

m

2

/V

2

]

Odporność

na uszko-

dzenie

optyczne

[GW/cm

2

]

Pasmo

transmisji

[nm]

LiNbO

3

d

31

1058

2,2322

1,84

0,1

350-4500

LiNbO

3

d

33

1152

2,1506

89,69

Brak możliwości uzyskania 
dopasowania fazowego w krysztale 
objętościowym

background image

Sergiusz Patela

Nieliniowa optoelektronika zintegrowana

Generator drugiej harmonicznej

Promień diody
laserowej
(

λ

=0,84

µ

m)

Światłowód
paskowy

Podłoże LiNbO

3

Promień drugiej
harmonicznej

λ

=0,42

µ

m

Dioda laserow a

λ

=0,84

µ

m

H

+

 :LiNbO

3

LiNbO

3

λ

2=0,42

µ

m

5

10

50

100

P

0,84

[mW]

P

0,42

[mW]

0,01

0,05

0,1

0,5

1,0

Światłowodowa konstrukcja generatora drugiej harmonicznej. Przyrząd 
wykonano na bazie światłowodu otrzymanego metodą wymiany protonowej 
w niobianie litu. (a) struktura światłowodu. (b) efektywność generacji drugiej 
harmonicznej w funkcji mocy wejściowej.

background image

Sergiusz Patela

Nieliniowa optoelektronika zintegrowana

Tworzenie solitonu - podstawowe efekty fizyczne

• Dyspersja prędkości grupowej

• Auto-modulacja fazy

Zasada tworzenia solitonu: impuls o kształcie i mocy 

dobranych tak, 

aby dyspersja prędkości grupowej i auto-modulacja fazy 

kompensowały 

się wzajemnie.

background image

Sergiusz Patela

Nieliniowa optoelektronika zintegrowana

Propagacja solitonu w światłowodzie

Soliton pierwszego rzędu, wprowadzono impuls gaussowski, 
widać ewolucję impulsu. Po uformowaniu się solitonu, 
rozchodzi się on w światłowodzie bez zmiany  kształtu

(

)

( )

τ

=

τ

=

h

z

U

sec

,

0

0

1

T

z

t

β

=

τ

1

1

v

=

β

g

T

0

= szerokość impulsu

background image

Sergiusz Patela

Nieliniowa optoelektronika zintegrowana

Całkowicie optyczny przełącznik bistabilny

700

800

P

wy

 

P

we

900

[j.w.] 

Bistabilność optyczna (uzyskana w układzie sprzęgacza 
pryzmatycznego)

background image

Sergiusz Patela

Nieliniowa optoelektronika zintegrowana

Przykłady konstrukcji przełączników bistabilnych

Rezonator Fabry-Perota z ośrodkiem nieliniowym

Nieliniowy sprzęgacz pryzmatyczny

Laser Ar

+

Luneta

Filtr 
szary

Dzielnik 

wiązki

Sprzęgacze 
pryzmatyczne

Detektor

P

wy

P

we

Detektor

Corning 7059
światłowód

Schott GG495
Filtr szklany

Ośrodek nieliniowy

Zwierciadło

Zwierciadło

background image

Sergiusz Patela

Nieliniowa optoelektronika zintegrowana

Bistabilność w światłowodach planarnych

kąt [

°]

 

0,0  0,1  0,2  0,3  0,4  0,5  0,6  0,7  0,8  0,9 

P

wy

 

P

we

 = 42 mW  

P

we

 = 420 mW 

[j.w.] 

Bistabilność optyczna 
realizowana w układzie 
sprzęgacza pryzmatycznego. 
Ustalono moc wprowadzanej 
wiązki i zmieniano kąt 
sprzęgania. 

λ

= 5145nm, P

in

42mW, P

in

= 420mW

700

800

P

wy

 

P

we

 

900

[j.w.] 

Bistabilność optyczna 
realizowana w układzie 
sprzęgacza pryzmatycznego. 
Ustalono kąt wprowadzania 
światła, zmieniano moc 
wprowadzanej wiązki. Kąt 
wprowadzania światła 13,48

°

. W 

punkcie układ pozostawał 
(stabilnie) 10 min

background image

Sergiusz Patela

Nieliniowa optoelektronika zintegrowana

Stymulowany optycznie modulator światłowodowy

Obszar zmiany

Światłowód
paskowy

Rozgałęziacz Y

Podłoże GaAs

GaAs
Al

x

Ga

1-x

As

Sygnał modulujący:

laser lub światłowód włóknisty

Sygnał wyjściowy
zmodulowany

Sygnał
wejściowy

1 2 3 4 5 

0.5 

1.0 

1.5 

2.0 

2.5 

3.0 

3.5 

4.0 

4.5 

5.0 

5.5 

6.0 

6.5 

 

M [%] 

opt

  [mW] 

background image

Sergiusz Patela

Nieliniowa optoelektronika zintegrowana

Stanowisko do przeprowadzania pomiarów właściwości 
nieliniowych światłowodów metodą sprzęgacza pryzmatycznego. 
EW - ekspander wiązki, FS - filtr szary, DW - dzielnik wiązki, SP -
sprzęgacz pryzmatyczny, D - detektory

Sprzęgacz pryzmatyczny

Laser Ar

+

EW

FS

DW

SP

D

P

wy

P

we

D

Corning 7059

światłowód szklany

Schott GG495

filtr szklany

background image

Sergiusz Patela

Nieliniowa optoelektronika zintegrowana

Moc wyjściowa w funkcji mocy wejściowej dla modów TE

0

i TM

0

światłowodu jednomodowego. Linia (

---

) reprezentuje ekstrapolowane 

wyniki dla sprzęgania z małą mocą

Nieliniowy sprzęgacz pryzmatyczny

TE

0

TM

0

0,5 dB/cm

1,7 dB/cm

P

w

y

[mW]

1

2

3

4

100

200

300

400

500

600

P

we

[mW]

background image

Sergiusz Patela

Nieliniowa optoelektronika zintegrowana

Schemat układu do pomiaru nieliniowości światłowodów w 
układzie interferometru Macha-Zehndera

Interferometryczny pomiar nieliniowości

Wiązka lasera

Sprzęgacze

pryzmatyczne

światłowód

Podłoże

Fotodiody

Woltomierz

homodynowy

Rejestrator

X-Y

Piezo -
przesuw

background image

Sergiusz Patela

Nieliniowa optoelektronika zintegrowana

Zmiana fazy wywołana nieliniowymi zmianami współczynnika załamania 
światłowodu w funkcji mocy wiązki światła

Interferometryczny pomiar nieliniowości

P

wy

 [j

.w

.]

 

P

we

 [mW] 

20 30 40 50 60 

Zależność mocy wyjściowej światła od 
mocy wejściowej w układzie 
interferometru. Mierzono mod TE

2

całkowite czasy pomiaru 17s (linia 
przerywana) i 8,5s (linia ciągła)

TE

1

 

488 nm 

514,5 nm 

P

in

 [mW] 

Φ 

4

π 

2

π 

0

 

0

 

50

 

100

 

150

 

200

 

TE

3

 

488 nm 

514,5 nm 

P

in

 [mW] 

Φ 

4

π 

2

π 

0

 

0

 

50

 

100

 

150

 

200

 

background image

Sergiusz Patela

Nieliniowa optoelektronika zintegrowana

Nieliniowe przełączniki optyczne

(przełączniki kontrolowane optycznie)

1. Nonlinear optical loop mirror (NOLM)

2. Non-Linear Amplifying Optical Loop Mirror (NALM)

3. Nieliniowy sprzęgacz kierunkowy

4. Nieliniowy interferometr Macha-Zehndera

background image

Sergiusz Patela

Nieliniowa optoelektronika zintegrowana

Nonlinear optical loop mirror (NOLM)

Przyrząd składa się ze sprzęgacza światłowodowego (fused fiber coupler) 
przyspawanego do pętli światłowodowej. Przyrząd wykorzystuje 
nieliniowy efekt Kerra. Dwa promienie poruszające się w przeciwnych 
kierunkach są przesunięte w fazie o różne wartości. Przesunięcie fazy 
zależy od mocy optycznej. Zastosowanie przyrządu: ogranicznik szumu, 
bramka optyczna, optyczne przetwarzanie informacji (cyfrowe)

Sprzęgacz

50%, 

⇒ całkowite sprzężenie nie jest możliwe. 

Pętla 

światłowodu

Sprzęgacz 

50:50

Wyjście

Wejście

background image

Sergiusz Patela

Nieliniowa optoelektronika zintegrowana

The Non-Linear Amplifying Optical Loop 

Mirror (NALM)

Sprzęgacz = 50%, 

⇒ możliwe całkowite sprzężenie

Pętla 

światłowodu

Wyjście

Wejście

Dwukierunkowy 

wzmacniacz EDFA

Sprzęgacz 

=

50:50

background image

Sergiusz Patela

Nieliniowa optoelektronika zintegrowana

NOLM jako bramka optyczny

Demultipleksacja strumienia danych 
TDM. Impulsy kontrolne wybierają 
kanały z szybkiego strumienia danych 
multipleksowanych czasowo (TDM)

NOLM skonfigurowane jako 
bramka logiczna AND

Strumień danych wejściowych

Impulsy kontrolne

Dane wyjściowe

Impulsy kontrolne

Dane wejściowe

Sprzęgacz 

WDM

Pętla 

światłowodu 

Fiber Loop

Sprzęgacz 

50:50