Условие полного внутреннего отражения света от границы раздела двух сред

Согласно закона преломления (3.2), ход лучей 1и 2 обратим (в соответствии с рисунком 3.2). Поэтому рисунку 3.2 соответствует рисунок 3.3, где 2 – падающий луч, 1 – преломленный луч, 3 – отраженный луч.

Рисунок 3.3 – Определение условия полного внутреннего отражения

Согласно рисунка 3.3,а, n₂ > n₁, а с учетом (3.2) sin j₂ < sin j₁, j₂ < j₁.

Увеличим угол падения j₂ настолько, чтобы луч 1 начал скользить вдоль границы раздела AB (рис. 3.3, б). В этом случае, угол преломления j₁ = 90°. При j₁ = 90°, угол j₂ называют предельным углом падения светового луча на границу раздела двух сред и обозначают j_ПР. Если j₂ > j_ПР (рис 3.3, в), волна, соответствующая лучу 1, быстро затухает и остается только отраженная волна, соответствующая лучу 3 (рисунок 3.3, б).

Такое явление называют полным внутренним отражением (ПВО) света от границы раздела AB (рисунок 3.3, в). Из сказанного ясно, что условию ПВО соответствуют два неравенства

j₂ > j_ПР n₂ > n₁ (3.3)

В заключение раздела 3.3 заметим, что условие ПВО является одним из главных необходимых условий распространения света по диэлектрическим волноводам.

3.4 Конструкция планарного симметричного оптического волновода

Планарный симметричный оптический волновод (ПОВ) представляет собой тонкий слой диэлектрика толщины , где – длина волны оптического излучения в волноводном слое. Волноводный слой с АПП = n_C (в соответствии с рисунком 3.4) ограничен сверху и снизу диэлектриком с АПП = n₀ > n_C.

Рисунок 3.4 – Планарный волновод

На рисунке 3.5 изображено одно из сечений ПОВ, параллельное плоскости ZoY трехмерной декартовой системы координат, и условие ПВО в волноводном слое. В соответствии с рисунком 3.5, свет распространяется вдоль волноводного слоя по зигзагообразной траектории, испытывая ПВО в точках A,B,C и им аналогичных.

Рисунок 3.5 – Условие ПВО в планарном волноводе