В интегральной оптике волновод имеет вид сэндвича, состоящего из подложки, пленки и покрытия, роль которого часто с успехом играет воздух. Такая конструкция проявляет волноводные свойства тогда, когда показатель преломления пленки nп превосходит показатели преломления подложки  n1 и покрытия n2.


Для лучшего понимания принципа распространения света в волноводе обратимся к геометрической оптике. Луч света, войдя в пленку, многократно отражается от ее границ и распространяется по зигзагообразному пути, что напоминает поведение света в оптическом волокне. Оптический волновод обладает также свойствами, которые роднят его с волноводом СВЧ диапазона, но толщина его при этом в 10ˆ4раз меньше. Вместе с тем оптическому волноводу присущи индивидуальные черты — он является волноводом открытого типа. Это означает, что свет распространяется не только внутри пленки, но и в сферах, прилегающих к ней,— в подложке и покрытии. Поэтому материалы всех трех слоев должны иметь хорошие оптические характеристики и, в первую очередь, небольшое поглощение. К тому же они должны быть механически прочными и стойкими к внешним воздействиям. Основным материалом для подложек в интегральной оптике является арсенид галлия (GaAs). Что касается пленок волноводов, то хорошо себя зарекомендовали органические материалы, фоторезисты, распыленное стекло.


Волноводы, имеющие значительную ширину, называются планарными. Свет в них может распространяться внутри пленки по любому из направлений. Их следует отличать от линейных волноводов в виде полосок или каналов, вдоль которых распространяется свет. В одних волноводах полоски выступают над плоскостью подложки, в других — внедрены в нее. Обычно толщина пленки не превышает 1 мкм, в то время как диаметр лазерного пучка составляет несколько миллиметров. Как же ввести такой луч в тонкопленочный волновод? Луч можно, например, фокусировать с помощью линзы на край пленки. Здесь линза уподобляется рупору. Однако это не очень удобно, поскольку необходимо тщательно согласовать линзу и лазерный пучок с тончайшим краем пленки. Проще оказалось вводить свет с помощью призмы с большим показателем преломления, чем у пленки. Но здесь есть одно неудобство. Для перекачки световой энергии необходимо, чтобы между призмой и пленочным волноводом оставался воздушный зазор толщиной меньше половины длины волны. В зазоре могут скапливаться частицы пыли, в результате чего растут потери света. Этого можно избежать, если зазор заполнить связывающим материалом, что одновременно делает конструкцию более устойчивой. Как показывает опыт, при таком вводе теряется не более 12 % энергии света.


Аналогично призменному работает другой элемент ввода — решетчатый. Непосредственно на пленку волновода накладывают тонкий слой фоторезиста. С помощью лазера на его поверхность экспонируют интерференционную картину. После соответствующей обработки фоторезист становится дифракционной решеткой с синусоидальным, треугольным или трапецеидальным профилем. Миниатюрность решетчатых элементов, относительная легкость изготовления делают их весьма перспективными для применения в интегральной оптике. Однако с их помощью не удается добиться высокой эффективности связи, свойственной призмам, поскольку значительная часть падающей энергии теряется в подложке.


После того как энергия световой волны введена в волновод, ее передают в следующий элемент. Легче всего связать два пленарных волновода. Если волноводы размещены на общей подложке, их связывают с помощью промежуточного слоя пленки. Энергия из одного пленочного волновода в другой проникает через сужающиеся края пленки. Если подложки волноводов разные, их связывают с помощью решетки. Правда, эффективность такой передачи невысокая, так как в процессе обмена теряется до 35 % энергии. Помимо связи между планарными волноводами, в задачи интегральной оптики входит также разработка связи между планарными и линейными волноводами, между двумя линейными. Чтобы передать энергию из пленарного в линейный волновод, ширину первого постепенно уменьшают, пока она не сравняется с шириной линейного волновода. По форме переход напоминает рупор. Поверхностная волна, проходя через рупор, теряет часть своей энергии из-за рассеяния. Потери можно уменьшить, если переход сделать длинным. Например, при ширине планарного волновода 50 мкм, а линейного — 3 мкм переход достаточно удлинить до 2 мм, чтобы снизить потери до 10 %. Можно поступить иначе, например, концу планарного волновода придать форму призмы. Тогда обмен энергией между скошенным краем и линейным волноводом будет происходить через зазор. Такая конструкция напоминает призменный элемент связи. Разница лишь в том, что перекачка энергии протекает в пределах малой толщины тонкопленочных волноводов.


Линейные волноводы связывают, располагая параллельно. Находясь вблизи друг от друга, они обмениваются энергией. Причем доля передаваемой энергии из одного волновода в другой зависит от длины связи L между ними.


Хотя интегральная оптика является самостоятельным направлением оптоэлектроники, она тесно связана с другими ее областями, в первую очередь с волоконной оптикой. Их симбиоз позволяет, например, решать задачи оптической линии связи. Поэтому большое практическое значение приобретает проблема связи планарного или линейного волновода с оптическим волокном. Работа над этим вопросом только началась, поэтому нет еще решений, полностью удовлетворяющих запросы практики. Вся трудность состоит именно в миниатюрности элементов. Необходимо создать прочное соединение при малой площади контакта. Как совместить эти, на первый взгляд, противоречивые требования? Волокно вводится в подложку через цилиндрическое отверстие и закрепляется клеем. Излучение проходит через суживающийся край пленки в подложку и фокусируется полусферическим дном отверстия на входной торец волокна.