Acopladores Direccionales

ACOPLADOR DIRECCIONAL
 
De entre todos los dispositivos que presentan efecto electroóptico, uno de los más importantes es el acoplador direccional, cuya función es la de controlar eléctricamente la trasferencia o acoplamiento de luz entre dos guías de ondas paralelas.
Esta transferencia de energía se produce a través de un intercambio periódico de potencia a lo largo de la dirección depropagación z del haz, como se muestra en la Figura (1.25)
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Figura 1.25 |   |
 
El acoplamiento direccional depende de dos parámetros principalmente:
| La constante de acoplamiento C, relacionada con las características |
  | dimensionales de la guía, la longitud de onda del haz y los índices de refracción. |
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| La diferencia entre las constantes de propagación, =2n/0,|
  | donde n=n2-n1, es la diferencia entre los índices de refracción de las dos guías de onda. |
 
 
 
 
 
Para el estudio de la transferencia de energía entre las guías de onda se distinguen dos casos bien diferenciados:
| índices de refracción de las guías son iguales. |
|  distintos índices de refracción. |
 
 
 

Si la potencia inicial en la segunda guía deonda es nula (P2(0)=0), y en la primera se tiene un valor dado P1(0), como se contempla en la Figura (1.26); entonces a la distancia recorrida por el haz, z=L0=/2C, a la cuál la energía se transfiere completamente de la guía de onda 1 a la guía de onda 2 [P1(L0)=0 y P2(L0)=P1(0)], se la conoce como distancia de transferencia o longitud de acoplamiento.
 
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Figura 1.26 |   |   |


Si la guía de onda tiene una longitud z=L0 correspondiente a la longitud de acoplamiento, la relación de potencia transferida se define como:
| (1.40) |
 
 
la cuál depende del producto L0 según la ecuación (1.41):
| donde | | (1.41) |
 
 
 
La Figura (1.27) representa la ecuación anterior. Se observa que  alcanza el valormáximo unitario para L0=0, y disminuye al aumentar L0. En L0= 31/2, se anula: no existe transferencia de energía hacia la guía de onda 2.
Para que se pueda dar la condición anterior de transferencia máxima (=1), la única opción es que  sea nula, aspecto que no es cierto, ya que inicialmente el acoplador fue definido con. De ello se deduce una propiedad que presentan todos lossistemas físicos reales, y es que jamás se llegará a alcanzar una razón de transferencia del 100%, ya que siempre existen derivas internas e interactuaciones con el medio que lo impiden.
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Figura 1.27 |
 
Con respecto a la implementación física, los acopladores direccionales se constituyen curvando un pequeña zona de cada una de las guías de ondas, tal que estén lo suficientemente cerca paraque se de una transferencia de luz entre ellas.
Dicha transferencia de energía a lo largo de las guías se puede controlar con tan sólo modificar la longitud de la zona de intercambio de luz. Así, cuando la distancia o zona de acoplamiento toma un valor de (Figura 1.28):
| L0=/2C: tenemos una distancia correspondiente a la longitud de |
  | acoplamiento, por lo que se está en el casoanteriormente estudiado de transferencia completa entre las guías. |
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| L0/2: se obtiene a la salida de cada una de las guías la mitad de la |
  | energía entrante por una de ellas. |
 
 
 
 
 
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Figura 1.28 |   |   |

Una vez definida la propagación de los haces de luz entre las guías de onda, queda el poder controlar la cantidad deenergía transferida, es decir, el valor de la razón de transferencia .
Como se vió anteriormente, el valor de  depende directamente del de L0, siendo la variación de este producto la que se toma como referencia para el control de la potencia transferida en los acopladores direccionales.
Si  es la diferencia entre los índices de refracción de las guías de onda, y éstas presentan efecto...