导波光学复习提纲.docVIP

第一章 绪论 注重对概念的理解：全反射、相对折射率差、数值孔径NA、损耗单位dB、绝对光平单位dBm、理解光纤的损耗。 全反射：当光从折射率高()的媒质入射到折射率低()的媒质，入射角超过临界角时，光线在两种媒质的界面上不发生折射现象，只有反射。临界角： 相对折射率差：对于阶跃型光纤来说，； 对于渐变型光纤来说， 。 数值孔径NA：光线成为束缚光线的为最大入射角的正弦，反映光纤端面受光能力。。 损耗单位dB： 绝对光平单位dBm：以1mW作为0dBm，并以作为实际的功率。 光纤的损耗： 材料损耗：本征吸收、杂质吸收、瑞利散射等 固有损耗 波导损耗：辐射模式损耗、耦合损耗等 工艺缺陷：气泡、微裂纹 光波导损耗 微裂纹、微弯、应力 使用损耗 外力、弯曲、温度变化 第二章 电磁场理论基础 无计算内容，无推导。理解麦克斯韦方程组各方程的物理含义，边界条件，以及得出的亥姆霍兹方程；理解平面电磁波的特点、相速度和群速度的表达形式，物理意义；理解判断光波偏振态理论---琼斯矩阵法；了解几何光学理论的两个基本方程：程函方程和路径方程，并掌握集合光学理论的适用条件。 麦克斯韦方程组的物理含义、边界条件以及得出的亥姆霍兹方程： 以及 （1）式揭示了电场的性质：电场是有源场，自由电荷激发的电场满足高斯定理，变化的磁场激发的电场是涡旋场，它的电位移线是闭合的，对封闭曲面的通量无贡献。 （2）式揭示了磁场的性质：磁场是无源场，传导电流和变化电场激发的磁场是涡旋场，磁感应线是闭合的，因此在任何磁场中，通过任何封闭曲面的磁通量都是相等的。 （3）式揭示了变化的磁场与电场的联系，感生电场是有源场。 （4）式揭示了变化的电场与磁场的关系，有旋场的源来源于电流密度和电位移对时间的变化率。 边界条件： 亥姆霍兹方程: 理解平面电磁波的特点、相速度和群速度的表达形式，物理意义： 平面波的表达形式：、 特点：电场强度、磁场强度和传播方向相互垂直；电场强度与磁场强度相位相同，没有相位差；电场强度与磁场强度振幅成比例。 相速度：等相位面传播的速度。 群速度：波包的速度。 为信号包络的传输速率。 理解判断光波偏振态理论---琼斯矩阵法： 解几何光学理论的两个基本方程---程函方程和路径方程，并掌握几何光学理论的适用条件： 程函方程： 其中，为光程函数，n为折射率的分布。其描述的是光波的几何波阵面的运动规律。可用来证明折射定理和全反射定理。 路径方程： 可证明光在均匀介质中沿直线传播。 适用条件：几何光学理论是波动理论在短波极限情况下的近似理论。 第四章 薄膜导波和带状导波的模式理论 模式的概念及含义，分类；掌握薄膜光场分布的求解；求解渐变型折射率平面光波导WKB近似的基本思路和变分方法的基本思路；掌握求解条形光波导的基本思路。 模式的概念：从数学的角度上说，模式是满足亥姆霍兹偏微分方程的特征解；从物理的角度上说，模式是一种可能的光场分布。 含义：1、许多个模式的线性组合就构成了光波导中的场分布。 。 2、一个模式的传播常数由模式场的分布唯一确定。 3、模式是有序的。越大，对应模式的阶数越小。 4、不同模式之间是相互正交。 分类： 薄膜光波导光场分布的求解： TE模式 ：只含有三个电磁场分量，电场强度和波的传播方向垂直，但磁场强度和的传播方向不垂直。 ： TM模式：只含有三个电磁场分量，磁场强度 和波的传播方向垂直，但电场强度和波的传播方向不垂直。 WKB近似： 根据麦氏方程得出平面光波导的波动方程 假设： 是缓变函数，可以将解设为与阶跃型光波导相类似的形式。 将试探解代入波动方程 变分法： 令算符 两边同乘以本征函数 并且在 范围内积分，得： 变分法的基础 将电场表示成多项式的形式 求解系数 求解条形光波导的基本思路： 用