Оптоэлектроника

ВОЛНОВОДЫ

Одной из основных целей оптоэлектроники является использование фотонов в ка­честве элементарных битов для переноса и обработки информации. Однако до того, как электроны будут лишены своей привилегированной роли в интегральных элек­тронных схемах, должны быть разработаны средства, которые позволили бы фото­нам распространяться по определенным областям, где они могли бы участвовать в выполнении логических или аналоговых операций. Волноводы дают метод захва­та света в локальных областях распространения, способных выполнять функцию оптических межсоединений. Вторым преимуществом волноводов является то, что они предоставляют средство для усиления взаимодействия между светом и средой за счет концентрации плотности оптической энергии в пределах узких каналов. Это является предметом первостепенной важности в приборах, основанных на нели- нейно-оптическом взаимодействии со средой (например, в электрооптических мо­дуляторах, оптике с преобразованием частоты и т. д. ...), а также при максимизации эффективности лазерных диодов.

Пример----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Непрерывное излучение мощности в десять мВт можно легко каналировать по вол­новоду шириной 3 мкм и толщиной 0,2 мкм. Это приводит к плотности мощности на единицу поверхности:

Р = 10"2Вт/(3х10-4 х2х10"5см2)= 1,6 МВт см'2

Эта величина представляет собой значительную плотность мощности. Мы можем сравнить ее с максимальными уровнями электрической мощности, переносимыми по электронным цепям. Эта величина в типичном случае соответствует плотности тока в 1 МА см-2 (этот предел возникает вследствие электромиграции атомов в металлических межсоединениях) при напряжении в 1 В, что приводит к плотности мощности величиной в 1 МВт/см2. Следует также отметить, что пиковая плотность мощности топтической энергии, переносимой волноводами, может быть увеличена в импульсном режиме вплоть до 1 Г Вт/см2.