Si supponga che un fascio di luce monocromatica incida sulla superficie di una guida d'onda planare, ad esempio a step- index, con un angolo fm rispetto alla normale, come in figura 2.8. Per eccitare i singoli modi guidati bisogna individuare l'angolo di incidenza fm, tale che le velocità di fase, nella direzione di propagazione (z), dell'onda incidente e dell'eventuale modo, siano le stesse:
|
Per ovviare a questo problema si utilizza un prisma, avente un indice di rifrazione np maggiore di quello della guida, che accoppi il campo elettrico associato alla radiazione incidente in guida (fig. 2.9). Se la luce incide sulla superficie del prisma con un angolo gm tale che il fascio rifratto all'interno vada incontro a riflessioni totali alle interfacce prisma-aria, si genera un'onda stazionaria che si propaga nel prisma nella direzione z. Se lo strato di aria tra guida e prisma è sufficientemente sottile (≥1 mm) da permettere alla coda evanescente del campo elettrico nel prisma di invadere la guida, vi è eccitazione dell'm-esimo modo, con condizione di accoppiamento analoga alla (2.30):
L'accoppiamento attraverso la sovrapposizione delle code evanescenti dei campi elettrici viene denominato effetto tunnel ottico, in analogia con l'effetto tunnel quantistico.
Note le costanti di propagazione degli m-esimi modi, è possibile risalire all'indice di rifrazione efficace 'visto' da ciascun modo:
Per rilevare la presenza di un modo guidato al variare dell'angolo di incidenza g, si utilizzano due possibili metodi (fig. 2.10 e 2.11). Nel primo, chiamato semplicemente m-lines, un secondo prisma, uguale al primo, 'disaccoppia' la luce trasmessa dalla guida; posto uno schermo in fronte al secondo prisma è possibile osservare, variando con continuità g, linee luminose dovute ai diversi modi trasmessi nella guida e disaccoppiati dal secondo prisma. Si può registrarne l'intensità ponendo un fotodiodo al posto dello schermo, oppure alla fine della guida se non viene inserito il secondo prisma.
Per guide con alta attenuazione del segnale, si utilizzata il secondo metodo, chiamato dark-lines. Per angoli di incidenza diversi da gm non vi è accoppiamento guida-prisma, e il fascio, dopo esser stato riflesso totalmente, viene rifratto all'esterno del prisma; quando al variare di g viene eccitato un modo guidato, si osserva sullo schermo uno spot illuminato con una linea scura [29,46].
Guide di luce in niobato di litio drogato con ferro per applicazioni
olografiche
Barbara Imperio
email-me