平面介质光波导和耦合模理论资料.pptVIP

调整光栅入射角?使得透射衍射角?’满足 输入耦合的例子，输出类似 2、光栅的制作 双光束干涉 2.4.50 减少?的方法 2.4.51 npn0 特点 不受光波导折射率大小的限制 可以选择所有导模中的任一种进行激励 可以与波导集成 入射光的入射位置无严格要求 也可以在横向进行同样的激励 对发散光束不能有效地耦合 1、光栅的耦合 周期光栅中传输的稳态简谐电磁波的波模为： 2.4.43 2.4.44 2.4.45 2.4.46 2.4.47 2.4.48 相位匹配条件为 2.4.49 2.4.5.3 横向耦合法（端射法或正向耦合法） 横向耦合法 ---在与波导光行进方向垂直的光波导端面上射入与光波导波模场分布接近的光波信号 分类 直接聚焦 对接耦合 直接聚焦 高出纤光功率TO封装LD设计-- 传统球透镜: ? 优点:工艺成熟,用量大,成本低 ? 问题:耦合效率?低 ? 原因:球透镜的球差太大 2X1=1/2(n2/(n2-1)2-1)·f ·NA3 对ф=1.5mm,n2=1.5的球透镜 2X1∽ 1.7mm φf ? max ≦15% Pf(max) ∽ 1.5mw LD 2X1 光纤 N2 高出纤光功率TO封装LD设计--非球透镜 ? 优点:像差小,?高 ? 问题:工艺复杂,价格较高 光纤 LD ?≥ 35% ?max ∽ 53% 光纤 L2 L1 LD X Y Z 高出纤光功率TO封装LD设计 非球透镜---工艺实现 LD与光波导的直接对接耦合---集成光子学器件之间的耦合 耦合光功率P da dg 2.4.50 可获得68%的耦合效率 光纤与光波导之间的耦合---无源光子器件 无源耦合技术 人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。 * 2.2.1 TM模的场方程及传播模式 我们称（只有横电场分量）具有 分量的 电磁波为横磁场模式---TM模 2.2.10 TM模特征方程 2.2.11 m’取偶数时，取cos； m’取奇数时，取sin TM0模的截止波长 2.2.12 讨论： 1、非对非对称波导， ，TE0比TM0更容易 传输， 主模为TE0 2、对称波导中， TM0、 TE0同为主模 波导中传播的模式总量M 2.2.13 2.3 条形光波导的波动方程分析 9个区，每个区中都有个电磁场的6个分量 12个边界处满足连续条件 马卡梯里近似方法 1,光功率主要集中在Ⅰ区 2，阴影区光功率最小 3，弱波导， Y X ?i≈90° 准TEM近似 以 为主的横向分量---- （近似TE模） 以 为主的横向分量---- （近似TM模） x、y分别代表电场矢量的偏振方向； m、n为模式的序号---场量在x、y轴上出现极大值的个数 X Y 2.3.1 模 对于对称波导， 场量最大点在 条形波导中心 XY的扁条形波 导中， 是主 模 2.3.2 模 其推导过程和结果与2.3.1类似 一套m、n值对应一对 （5个区域） 截止波长（上下-Y、左右-X方向对称） 条形波导中的最大模式数目 在 的条件下成立 左右-X方向对称 上下-Y方向对称 2.4 耦合模理论 2.4.1 模式耦合 2.4.2 平面介质光波导的耦合模微扰理论 2.4.3 导模之间的耦合 2.4.3.1 同向耦合 2.4.3.2 反向耦合 2.4.4 导模和辐射模的耦合 2.4.