Guida all’accoppiamento ottico di una guida d’onda in GaAs con faccette inclinate (FDTD)Guida all’accoppiamento ottico di una guida d’onda in GaAs con faccette inclinate (FDTD)

1. Introduzione1. Introduzione

Nei dispositivi fotonici, la potenza ottica viene generata o trasmessa all’interno di materiali ad alto indice di rifrazione, come l’arseniuro di gallio (GaAs), dove si propaga sotto forma di un’onda guidata. Per essere utile, questa potenza guidata deve essere trasferita attraverso un confine dielettrico e accoppiata alla radiazione nello spazio libero. La struttura semplificata utilizzata per studiare questo processo è illustrata in ?? e consiste in una guida d’onda in GaAs con dimensioni inferiori alla lunghezza d’onda, una sorgente ottica interna e un rivelatore posizionato oltre la superficie di uscita.Nei dispositivi fotonici, la potenza ottica viene generata o trasmessa all’interno di materiali ad alto indice di rifrazione, come l’arseniuro di gallio (GaAs), dove si propaga sotto forma di un’onda guidata. Per essere utile, questa potenza guidata deve essere trasferita attraverso un confine dielettrico e accoppiata alla radiazione nello spazio libero. La struttura semplificata utilizzata per studiare questo processo è illustrata in ?? e consiste in una guida d’onda in GaAs con dimensioni inferiori alla lunghezza d’onda, una sorgente ottica interna e un rivelatore posizionato oltre la superficie di uscita.

Un esempio concreto è rappresentato dal laser a semiconduttore, in cui la luce si propaga lungo una guida d’onda ed emerge dalla superficie terminale, come illustrato in ??. In questa interfaccia, la modalità guidata incontra una discontinuità nell’indice di rifrazione tra la guida d’onda ad alto indice e il mezzo circostante. La frazione di luce riflessa è data da \( R = \left(\frac{n_1 - n_2}{n_1 + n_2}\right)^2 \), dove \(n_1\) e \(n_2\) rappresentano rispettivamente gli indici di rifrazione della guida d’onda e del mezzo esterno. Per materiali come il GaAs, questo contrasto di indice è elevato, quindi una frazione significativa della potenza ottica viene riflessa e reimmessa nella guida d’onda anziché essere emessa.Un esempio concreto è rappresentato dal laser a semiconduttore, in cui la luce si propaga lungo una guida d’onda ed emerge dalla superficie terminale, come illustrato in ??. In questa interfaccia, la modalità guidata incontra una discontinuità nell’indice di rifrazione tra la guida d’onda ad alto indice e il mezzo circostante. La frazione di luce riflessa è data da \( R = \left(\frac{n_1 - n_2}{n_1 + n_2}\right)^2 \), dove \(n_1\) e \(n_2\) rappresentano rispettivamente gli indici di rifrazione della guida d’onda e del mezzo esterno. Per materiali come il GaAs, questo contrasto di indice è elevato, quindi una frazione significativa della potenza ottica viene riflessa e reimmessa nella guida d’onda anziché essere emessa.

Un metodo consolidato per modificare questo comportamento consiste nell'inclinare la superficie di emissione. L'introduzione di un'interfaccia angolata modifica le condizioni al contorno a cui è sottoposta l'onda guidata, alterando il modo in cui la potenza viene distribuita tra riflessione, trasmissione e diffusione in modalità di radiazione.Un metodo consolidato per modificare questo comportamento consiste nell'inclinare la superficie di emissione. L'introduzione di un'interfaccia angolata modifica le condizioni al contorno a cui è sottoposta l'onda guidata, alterando il modo in cui la potenza viene distribuita tra riflessione, trasmissione e diffusione in modalità di radiazione.

In questo tutorial, utilizziamo il metodo delle differenze finite nel dominio del tempo (FDTD) per modellare questo processo in una geometria controllata. Viene simulata una guida d’onda in arseniuro di gallio (GaAs) terminata con una superficie inclinata e viene analizzato il campo ottico risultante durante la sua propagazione e quando esce dalla struttura.In questo tutorial, utilizziamo il metodo delle differenze finite nel dominio del tempo (FDTD) per modellare questo processo in una geometria controllata. Viene simulata una guida d’onda in arseniuro di gallio (GaAs) terminata con una superficie inclinata e viene analizzato il campo ottico risultante durante la sua propagazione e quando esce dalla struttura.

Analizziamo tre casi di esempio:Analizziamo tre casi di esempio:

• una superficie piana a forma di cuneo,una superficie piana a forma di cuneo,
• una superficie con un angolo più acuto euna superficie con un angolo più acuto e
• una superficie piatta.una superficie piatta.

Confrontando i risultati ottenuti dai rilevatori nelle diverse simulazioni, sarà possibile quantificare in che modo la geometria delle facce influisce sulla trasformazione della potenza ottica guidata in radiazione che si propaga nello spazio libero.Confrontando i risultati ottenuti dai rilevatori nelle diverse simulazioni, sarà possibile quantificare in che modo la geometria delle facce influisce sulla trasformazione della potenza ottica guidata in radiazione che si propaga nello spazio libero.

2. Creazione di una nuova simulazione2. Creazione di una nuova simulazione

Aprire la finestra della nuova simulazione e selezionare la categoria degli esempi FDTD (??). Quindi, scegliere l’esempio «Guida d’onda GaAs con superficie inclinata per l’accoppiamento ottico» (??). In questo modo si aprirà l’interfaccia principale mostrata in ?? e ??.Aprire la finestra della nuova simulazione e selezionare la categoria degli esempi FDTD (??). Quindi, scegliere l’esempio «Guida d’onda GaAs con superficie inclinata per l’accoppiamento ottico» (??). In questo modo si aprirà l’interfaccia principale mostrata in ?? e ??.

Salva la simulazione predefinita in una nuova cartella denominata 40. È importante utilizzare esattamente questo nome, perché in seguito, nel corso del tutorial, creerai simulazioni aggiuntive con geometrie di faccette diverse e confronterai direttamente i risultati ottenuti.Salva la simulazione predefinita in una nuova cartella denominata 40. È importante utilizzare esattamente questo nome, perché in seguito, nel corso del tutorial, creerai simulazioni aggiuntive con geometrie di faccette diverse e confronterai direttamente i risultati ottenuti.

In questo sistema di denominazione, il nome della directory corrisponde alla dimensione dx del cuneo triangolare che costituisce la superficie inclinata, espressa in nanometri. Nell’esempio in questione, dx = 40 nm rappresenta l’altezza di questo triangolo lungo la guida d’onda, mentre la sua base rimane fissa a 130 nm. Questo definisce l’angolo della superficie tramite \( \theta = \tan^{-1}(40/130) \approx 17^\circ \), ottenendo una superficie inclinata relativamente poco pronunciata.In questo sistema di denominazione, il nome della directory corrisponde alla dimensione dx del cuneo triangolare che costituisce la superficie inclinata, espressa in nanometri. Nell’esempio in questione, dx = 40 nm rappresenta l’altezza di questo triangolo lungo la guida d’onda, mentre la sua base rimane fissa a 130 nm. Questo definisce l’angolo della superficie tramite \( \theta = \tan^{-1}(40/130) \approx 17^\circ \), ottenendo una superficie inclinata relativamente poco pronunciata.

La struttura viene visualizzata nella vista 3D all’interno della scheda «Struttura dispositivo». Due viste della stessa geometria sono mostrate in ?? e ??. L’area blu rappresenta la guida d’onda in GaAs. Il piano verde all’interno della guida è la sorgente FDTD, che genera l’eccitazione ottica. Il piano viola, posizionato a una certa distanza dalla superficie, è un rilevatore che registra il segnale trasmesso. L’esempio è configurato in modo che la guida d’onda si trovi nel piano zx e che il campo ottico venga eccitato nella direzione y. All’estremità di uscita della guida, la struttura contiene un piccolo cuneo triangolare in GaAs che forma la superficie inclinata. Nell’esempio predefinito, questa superficie è poco inclinata. In seguito, nel tutorial, la rimuoveremo completamente per ottenere una superficie piatta e quindi ne modificheremo la geometria per creare una superficie molto più inclinata. In questo modo, otterremo tre strutture di accoppiamento in uscita direttamente confrontabili, modificando solo un parametro geometrico.La struttura viene visualizzata nella vista 3D all’interno della scheda «Struttura dispositivo». Due viste della stessa geometria sono mostrate in ?? e ??. L’area blu rappresenta la guida d’onda in GaAs. Il piano verde all’interno della guida è la sorgente FDTD, che genera l’eccitazione ottica. Il piano viola, posizionato a una certa distanza dalla superficie, è un rilevatore che registra il segnale trasmesso. L’esempio è configurato in modo che la guida d’onda si trovi nel piano zx e che il campo ottico venga eccitato nella direzione y. All’estremità di uscita della guida, la struttura contiene un piccolo cuneo triangolare in GaAs che forma la superficie inclinata. Nell’esempio predefinito, questa superficie è poco inclinata. In seguito, nel tutorial, la rimuoveremo completamente per ottenere una superficie piatta e quindi ne modificheremo la geometria per creare una superficie molto più inclinata. In questo modo, otterremo tre strutture di accoppiamento in uscita direttamente confrontabili, modificando solo un parametro geometrico.

3. Esecuzione della simulazione3. Esecuzione della simulazione

Una volta salvata la simulazione, cliccare sul pulsante Esegui (▶) per avviare il calcolo. Durante l’esecuzione della simulazione, è possibile monitorarne l’avanzamento nella scheda Terminale, mostrata in ??. Questa visualizza informazioni quali l’intervallo di tempo, l’intervallo di lunghezze d’onda e il componente utilizzato. All’inizio dell’esecuzione, verrà visualizzata una riga con il testo Searching for OpenCL devices. Si tratta di dispositivi di accelerazione hardware che possono essere utilizzati per velocizzare la simulazione. Se viene trovato un dispositivo OpenCL adatto, OghmaNano lo utilizzerà automaticamente ed eseguirà la simulazione sulla GPU anziché sulla CPU.Una volta salvata la simulazione, cliccare sul pulsante Esegui (▶) per avviare il calcolo. Durante l’esecuzione della simulazione, è possibile monitorarne l’avanzamento nella scheda Terminale, mostrata in ??. Questa visualizza informazioni quali l’intervallo di tempo, l’intervallo di lunghezze d’onda e il componente utilizzato. All’inizio dell’esecuzione, verrà visualizzata una riga con il testo Searching for OpenCL devices. Si tratta di dispositivi di accelerazione hardware che possono essere utilizzati per velocizzare la simulazione. Se viene trovato un dispositivo OpenCL adatto, OghmaNano lo utilizzerà automaticamente ed eseguirà la simulazione sulla GPU anziché sulla CPU.

Una volta completata la simulazione, passate alla scheda «Risultati», mostrata in ??. Qui troverete i dati generati durante l’esecuzione. I risultati più importanti per questo tutorial sono la cartella detector0, che contiene lo spettro trasmesso, e la directory snapshots/, che contiene i dati del campo nel dominio del tempo. Noterete anche che questa simulazione viene eseguita rapidamente. Poiché la struttura è piccola e l’esempio è già configurato, è particolarmente adatta per confronti parametrici rapidi.Una volta completata la simulazione, passate alla scheda «Risultati», mostrata in ??. Qui troverete i dati generati durante l’esecuzione. I risultati più importanti per questo tutorial sono la cartella detector0, che contiene lo spettro trasmesso, e la directory snapshots/, che contiene i dati del campo nel dominio del tempo. Noterete anche che questa simulazione viene eseguita rapidamente. Poiché la struttura è piccola e l’esempio è già configurato, è particolarmente adatta per confronti parametrici rapidi.

4. Visualizzazione di immagini istantanee del campo elettrico4. Visualizzazione di immagini istantanee del campo elettrico

Aprire la cartella di output snapshots/ (dalla scheda Output) e fare doppio clic per avviare il visualizzatore degli screenshot. Fare clic una volta sul pulsante + per aggiungere un set di dati, quindi selezionare la quantità di dati che si desidera visualizzare. Tre screenshot rappresentativi sono mostrati in ??–??.Aprire la cartella di output snapshots/ (dalla scheda Output) e fare doppio clic per avviare il visualizzatore degli screenshot. Fare clic una volta sul pulsante + per aggiungere un set di dati, quindi selezionare la quantità di dati che si desidera visualizzare. Tre screenshot rappresentativi sono mostrati in ??–??.

Nell’immagine acquisita nelle prime fasi (??), la modalità guidata è ancora confinata all’interno della guida d’onda in GaAs e si sta avvicinando alla superficie di uscita. Il campo rimane localizzato e fortemente guidato.Nell’immagine acquisita nelle prime fasi (??), la modalità guidata è ancora confinata all’interno della guida d’onda in GaAs e si sta avvicinando alla superficie di uscita. Il campo rimane localizzato e fortemente guidato.

In corrispondenza di tempi intermedi (??), l’impulso raggiunge la superficie inclinata. Il campo nelle vicinanze dell’uscita diventa asimmetrico e una parte dell’onda guidata inizia a disperdersi nello spazio circostante.In corrispondenza di tempi intermedi (??), l’impulso raggiunge la superficie inclinata. Il campo nelle vicinanze dell’uscita diventa asimmetrico e una parte dell’onda guidata inizia a disperdersi nello spazio circostante.

In una fase successiva (??), si può osservare una zona di radiazione sopra la guida d’onda, mentre la parte rimanente del campo continua a interagire con la regione della superficie. Queste immagini sono utili perché mostrano immediatamente che l’emissione angolata sta convertendo parte della modalità guidata in radiazione nello spazio libero.In una fase successiva (??), si può osservare una zona di radiazione sopra la guida d’onda, mentre la parte rimanente del campo continua a interagire con la regione della superficie. Queste immagini sono utili perché mostrano immediatamente che l’emissione angolata sta convertendo parte della modalità guidata in radiazione nello spazio libero.

Se fate doppio clic su detector0 e selezionate lam_E.csv, verrà visualizzato lo spettro mostrato in ??. È possibile notare un picco intenso a circa 1300 nm, corrispondente al segnale ottico emesso dal dispositivo.Se fate doppio clic su detector0 e selezionate lam_E.csv, verrà visualizzato lo spettro mostrato in ??. È possibile notare un picco intenso a circa 1300 nm, corrispondente al segnale ottico emesso dal dispositivo.

Nella parte restante di questa guida, confronteremo l’intensità di questo picco in relazione alle diverse configurazioni geometriche della superficie.Nella parte restante di questa guida, confronteremo l’intensità di questo picco in relazione alle diverse configurazioni geometriche della superficie.

5. Preparazione dei tre casi di confronto5. Preparazione dei tre casi di confronto

Ora creeremo due simulazioni strettamente correlate e confronteremo gli spettri trasmessi registrati da detector0. Le due simulazioni differiscono solo per la geometria delle facce:Ora creeremo due simulazioni strettamente correlate e confronteremo gli spettri trasmessi registrati da detector0. Le due simulazioni differiscono solo per la geometria delle facce:

• 40: valore predefinito per la sfaccettatura superficiale con angolo di dx = 40 nm (circa 17°) (già eseguita).40: valore predefinito per la sfaccettatura superficiale con angolo di dx = 40 nm (circa 17°) (già eseguita).
• 130: una superficie più inclinata con dx = 130 nm (circa 45°) e130: una superficie più inclinata con dx = 130 nm (circa 45°) e
• senza – la superficie è stata spostata fuori dal percorso ottico, ottenendo così una superficie di uscita effettivamente piatta.senza – la superficie è stata spostata fuori dal percorso ottico, ottenendo così una superficie di uscita effettivamente piatta.

Hai già completato la simulazione del caso numero 40. Ora procederemo a creare ed eseguire le due simulazioni rimanenti, in modo da poter confrontare direttamente tutte e tre le geometrie.Hai già completato la simulazione del caso numero 40. Ora procederemo a creare ed eseguire le due simulazioni rimanenti, in modo da poter confrontare direttamente tutte e tre le geometrie.

Innanzitutto, creare una nuova simulazione utilizzando l’esempio «Guida d’onda GaAs con superficie angolata per l’accoppiamento ottico», esattamente come descritto in precedenza, e salvarla con il nome file without. Selezionare la superficie angolata e trascinarla verticalmente fuori dal percorso ottico, come mostrato in ??. In questa configurazione, l’oggetto superficie viene spostato fuori dall’area di simulazione FDTD in modo che non interagisca più con la modalità guidata. Di conseguenza, l’uscita si comporta come se la guida d’onda terminasse con una superficie piana.Innanzitutto, creare una nuova simulazione utilizzando l’esempio «Guida d’onda GaAs con superficie angolata per l’accoppiamento ottico», esattamente come descritto in precedenza, e salvarla con il nome file without. Selezionare la superficie angolata e trascinarla verticalmente fuori dal percorso ottico, come mostrato in ??. In questa configurazione, l’oggetto superficie viene spostato fuori dall’area di simulazione FDTD in modo che non interagisca più con la modalità guidata. Di conseguenza, l’uscita si comporta come se la guida d’onda terminasse con una superficie piana.

Avvia la simulazione without e lasciala completare. Quindi, crea una nuova simulazione utilizzando lo stesso esempio (guida d’onda GaAs con superficie inclinata per l’accoppiamento ottico) e salvala con il nome file 130. Fai clic con il pulsante destro del mouse sulla superficie e seleziona «Modifica oggetto», come mostrato in ??. Si aprirà l’editor dell’oggetto mostrato in ??. Modifica il valore di dx della superficie da 40 nm a 130 nm, applica la modifica e riesegui la simulazione. In questo modo si otterrà una superficie molto più inclinata, che corrisponde approssimativamente a una geometria di accoppiamento di 45°.Avvia la simulazione without e lasciala completare. Quindi, crea una nuova simulazione utilizzando lo stesso esempio (guida d’onda GaAs con superficie inclinata per l’accoppiamento ottico) e salvala con il nome file 130. Fai clic con il pulsante destro del mouse sulla superficie e seleziona «Modifica oggetto», come mostrato in ??. Si aprirà l’editor dell’oggetto mostrato in ??. Modifica il valore di dx della superficie da 40 nm a 130 nm, applica la modifica e riesegui la simulazione. In questo modo si otterrà una superficie molto più inclinata, che corrisponde approssimativamente a una geometria di accoppiamento di 45°.

6. Confronto dei risultati ottenuti dai diversi rivelatori6. Confronto dei risultati ottenuti dai diversi rivelatori

Dopo aver eseguito le tre simulazioni, ogni cartella conterrà un file denominato detector0/lam_E.csv. In questo tutorial, questo file registra lo spettro di potenza del rivelatore in funzione della lunghezza d’onda. Per confrontare i tre casi, ora rappresentiamo graficamente:Dopo aver eseguito le tre simulazioni, ogni cartella conterrà un file denominato detector0/lam_E.csv. In questo tutorial, questo file registra lo spettro di potenza del rivelatore in funzione della lunghezza d’onda. Per confrontare i tre casi, ora rappresentiamo graficamente:

• without/detector0/lam_E.csvwithout/detector0/lam_E.csv
• 130/detector0/lam_E.csv130/detector0/lam_E.csv
• 40/detector0/lam_E.csv40/detector0/lam_E.csv

Il confronto finale è illustrato in ??. L’asse orizzontale indica la lunghezza d’onda in nanometri, mentre l’asse verticale indica la potenza del rivelatore in unità arbitrarie. Questo è il metodo più semplice per confrontare il comportamento di estrazione della luce delle tre geometrie delle facce.Il confronto finale è illustrato in ??. L’asse orizzontale indica la lunghezza d’onda in nanometri, mentre l’asse verticale indica la potenza del rivelatore in unità arbitrarie. Questo è il metodo più semplice per confrontare il comportamento di estrazione della luce delle tre geometrie delle facce.

without_data = load('without/detector0/lam_E.csv');
f130_data    = load('130/detector0/lam_E.csv');
f40_data     = load('40/detector0/lam_E.csv');

lam_without = without_data(:,1) * 1e9;   % wavelength in nm
lam_130     = f130_data(:,1) * 1e9;
lam_40      = f40_data(:,1) * 1e9;

pow_without = without_data(:,2);
pow_130     = f130_data(:,2);
pow_40      = f40_data(:,2);

plot(lam_without, pow_without, 'm', 'linewidth', 2); hold on;
plot(lam_130,     pow_130,     'g', 'linewidth', 2);
plot(lam_40,      pow_40,      'b', 'linewidth', 2);

xlabel('Wavelength (nm)');
ylabel('Power (arb. units)');
legend('Flat facet', '45° facet', '17° facet');
grid on;
        

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

without_data = np.loadtxt('without/detector0/lam_E.csv', delimiter=',')
f130_data    = np.loadtxt('130/detector0/lam_E.csv', delimiter=',')
f40_data     = np.loadtxt('40/detector0/lam_E.csv', delimiter=',')

lam_without = without_data[:, 0] * 1e9
lam_130     = f130_data[:, 0] * 1e9
lam_40      = f40_data[:, 0] * 1e9

pow_without = without_data[:, 1]
pow_130     = f130_data[:, 1]
pow_40      = f40_data[:, 1]

plt.plot(lam_without, pow_without, label='Flat facet')
plt.plot(lam_130,     pow_130,     label='45° facet')
plt.plot(lam_40,      pow_40,      label='17° facet')

plt.xlabel('Wavelength (nm)')
plt.ylabel('Power (arb. units)')
plt.legend()
plt.grid(True)
plt.show()
        

Se preferisci, puoi anche aprire i tre file CSV in un programma di elaborazione dati come Excel e creare un grafico mettendo in relazione i valori della colonna 1 con quelli della colonna 2. L’unica operazione aggiuntiva che devi fare è convertire la lunghezza d’onda da metri a nanometri moltiplicando i valori della prima colonna per \(10^9\).Se preferisci, puoi anche aprire i tre file CSV in un programma di elaborazione dati come Excel e creare un grafico mettendo in relazione i valori della colonna 1 con quelli della colonna 2. L’unica operazione aggiuntiva che devi fare è convertire la lunghezza d’onda da metri a nanometri moltiplicando i valori della prima colonna per \(10^9\).

7. Spiegazione fisica7. Spiegazione fisica

Il comportamento osservato nella sezione precedente è una conseguenza diretta dell’interazione tra una modalità ottica guidata e una brusca variazione geometrica all’estremità della guida d’onda. All’interno della guida d’onda in GaAs, il campo ottico è fortemente confinato e si propaga lungo la struttura con un profilo spaziale ben definito. Quando questo campo raggiunge la superficie terminale, deve riorganizzarsi in una forma che possa esistere nello spazio libero. Nel caso di una superficie terminale piatta, questa transizione è inefficiente. Una grande parte della potenza ottica viene riflessa indietro nella guida d’onda a causa del contrasto dell’indice di rifrazione, e il campo trasmesso si espande rapidamente nello spazio libero. Poiché la modalità guidata è molto più confinata di un fascio nello spazio libero, solo una frazione limitata della potenza ottica viene diretta verso il rivelatore.Il comportamento osservato nella sezione precedente è una conseguenza diretta dell’interazione tra una modalità ottica guidata e una brusca variazione geometrica all’estremità della guida d’onda. All’interno della guida d’onda in GaAs, il campo ottico è fortemente confinato e si propaga lungo la struttura con un profilo spaziale ben definito. Quando questo campo raggiunge la superficie terminale, deve riorganizzarsi in una forma che possa esistere nello spazio libero. Nel caso di una superficie terminale piatta, questa transizione è inefficiente. Una grande parte della potenza ottica viene riflessa indietro nella guida d’onda a causa del contrasto dell’indice di rifrazione, e il campo trasmesso si espande rapidamente nello spazio libero. Poiché la modalità guidata è molto più confinata di un fascio nello spazio libero, solo una frazione limitata della potenza ottica viene diretta verso il rivelatore.

L’introduzione di una superficie inclinata modifica questa interazione. Invece di incontrare una terminazione improvvisa e simmetrica, la modalità guidata incontra un’interfaccia inclinata che varia lungo la direzione della guida d’onda. Di conseguenza, diverse parti del campo ottico vengono diffuse in posizioni leggermente diverse, il che interrompe la simmetria del processo di riflessione e ridistribuisce la potenza ottica in una gamma più ampia di direzioni. Man mano che la superficie diventa più inclinata, questo effetto si intensifica. La maggiore discontinuità geometrica aumenta la diffusione della modalità guidata in componenti radianti, consentendo a una maggiore quantità di potenza ottica di fuoriuscire dalla guida d’onda e raggiungere il rivelatore. Per questo motivo, una superficie più inclinata produce un segnale rilevato più elevato, anche se la luce emessa è meno ben collimata.L’introduzione di una superficie inclinata modifica questa interazione. Invece di incontrare una terminazione improvvisa e simmetrica, la modalità guidata incontra un’interfaccia inclinata che varia lungo la direzione della guida d’onda. Di conseguenza, diverse parti del campo ottico vengono diffuse in posizioni leggermente diverse, il che interrompe la simmetria del processo di riflessione e ridistribuisce la potenza ottica in una gamma più ampia di direzioni. Man mano che la superficie diventa più inclinata, questo effetto si intensifica. La maggiore discontinuità geometrica aumenta la diffusione della modalità guidata in componenti radianti, consentendo a una maggiore quantità di potenza ottica di fuoriuscire dalla guida d’onda e raggiungere il rivelatore. Per questo motivo, una superficie più inclinata produce un segnale rilevato più elevato, anche se la luce emessa è meno ben collimata.

L’aspetto fondamentale è che l’efficienza di estrazione non è determinata unicamente dall’aspetto “uniforme” del fascio emesso, ma dall’efficacia con cui la terminazione della guida d’onda converte la potenza ottica guidata in radiazione propagante. In questo esempio, la superficie più inclinata agisce come un elemento di estrazione più efficace perché potenzia questo processo di conversione.L’aspetto fondamentale è che l’efficienza di estrazione non è determinata unicamente dall’aspetto “uniforme” del fascio emesso, ma dall’efficacia con cui la terminazione della guida d’onda converte la potenza ottica guidata in radiazione propagante. In questo esempio, la superficie più inclinata agisce come un elemento di estrazione più efficace perché potenzia questo processo di conversione.