第二章-理想平板介质光波导中的光传播特性及仿真.pdf

第2章 平板介质光波导 第2章 第1页 第2章 平板介质光波导 本章主要内容 2.1 平板介质光波导一般概念 2.2 平板光波导分析的射线法 2.3 平板光波导中的TE模 2.4 平板光波导中的TM模 第2页 第2章 平板介质光波导 介质光波导分析方法 通过求解满足一定边界条件下的波动方 本征模方法 程，得到简正模场分布进行讨论。 适用于单模光纤、平面波导阵列等的仿真。 在短波长极限近似条件下，光线传播的方向就 是光波的能流方向，进而得到在波导中光线轨 “光线理论”法 迹的基本方程。 ） （射线法 只有当光波导尺寸比光波长大得多的情 况下才能应用。 第3页 第2章 平板介质光波导 2.1 平板介质光波导一般概念 z 分析方法： 　射线法 　　＋ -d o x n2 n1 n3 　波动理论 y 主要由三层均匀介质构成： • 中间的芯层折射率为n1，厚度为d ，一般为 1~10 m ， •芯区生长在折射率为n2 的衬底上， •覆盖层折射率为n3 ，如果芯区上面是空气，则覆盖层的折射率为1。 •为限制在介质芯区获得真正意义上的传导模式，应使n 大于n 和n ， 1 2 3 不失一般性，可以设定n n ≥n 。 1 2 3 第4页 第2章 平板介质光波导 2.1 平板介质光波导一般概念  射线法是把波导中的光波看作是均匀平面波在平板介质两个面上全反射 而形成的，故界面Ⅰ、Ⅱ上的入射角应满足临界条件  波动理论法则是把平板介质光波导中的光波看作是满足波导边界 条件的麦克斯韦方程组的解。  在波导的芯层 中光波以行波传播，衬底和覆盖层中是倏逝波，光 波能量就是由介质表面引导下在波导芯层内传播的，此时所传播 的波称之为导行波。  当入射角小于临界角时，一部分能量由界面折射后不再回到中间 的芯层中，此时无法导行光波，这种波称为辐射波。 第5页 第2章 平板介质光波导 2.2 平板光波导分析的射线法 波导中的光波看做是均匀平面波在平板介质两个面上全反射形成的。