University of Electronic Science and Technology of China 956 三.条形光波导一结构与分析 1
University of Electronic Science and Technology of China 1 三．条形光波导—结构与分析
University of Electronic Science and Technology of China 956 口条形光波导简介 平板波导对光仅能提供一个方向的约束。 条形光波导则能在水平与竖直两个方向上对其中传输 的光波进行约束。 绝大多数商用的光波导器件，例如，光波导开关、电 光调制器、波导分束器都是由条形光波导构成。 有必要了解并掌握条形光波导的基本传输特性，为此 需要建立其色散方程。 2
University of Electronic Science and Technology of China 2 ❑条形光波导简介 • 平板波导对光仅能提供一个方向的约束。 • 条形光波导则能在水平与竖直两个方向上对其中传输 的光波进行约束。 • 绝大多数商用的光波导器件，例如，光波导开关、电 光调制器、波导分束器都是由条形光波导构成。 • 有必要了解并掌握条形光波导的基本传输特性，为此 需要建立其色散方程
University of Electronic Science and Technology of China 956 图3-1.五种主要的光波导结构 ■ 骏 n: ni n2 n2 n2 基底 基底 基底 条形波导 脊形波导 ni 基底 条形波导 圆柱形波导 条形扩散波导 hg■gg■■■gg”g■9■■8g■g■g9■■g””目■0■g■■0目■■g■■■gg■g。■■■g■■gg■”■■■■ggg■■■■■gg”g■g0g。g■g目■■■■g”g■■8gg■■gF 3
University of Electronic Science and Technology of China 3 平板波导 圆柱形波导 基底 条形波导 基底 脊形波导 基底 n2 n n2 2 n2 n1 n1 n1 n1 条形扩散波导 基底 图3-1.五种主要的光波导结构 条形波导
University of Electronic Science and Technology of China 956 口条形光波导简介 在对条形光波导进行分析时，一般作如下近似： ① 弱导近似 既是 m1-1<1,(i=2,3,4,5) ny n1-波导芯层折射率，n;-包层各区域折射率。 通常情况下，实际的光波导都满足此条件的。 4
University of Electronic Science and Technology of China 4 ❑条形光波导简介 在对条形光波导进行分析时，一般作如下近似： ① 弱导近似 既是 1, ( 2,3,4,5) 1 1 = − i n n ni n1 ---波导芯层折射率，ni ---包层各区域折射率。 通常情况下，实际的光波导都满足此条件的
University of Electronic Science and Technology of China 956 ② 准TEM近似 在弱导近似下，可以证明，条形光波导中导模的场量的 纵向分量比横向分量要小很多，其中传输的光波模式不 是纯粹的TE模或TM模，而是TEM模，这种光波模式的 电磁特征可分为以下两类： 表示 主要分量 较小分量 最小分量 Erin 横向的E,H 纵向的E,H 横向的E、 E别 n 横向的E,H纵向的E,H 横向的Ex x,y-模式的电场偏振方向，m,n-模式序数。 TEM模→固定的偏振方向→标量模→线偏振模 5
University of Electronic Science and Technology of China 5 ② 准TEM近似 在弱导近似下，可以证明，条形光波导中导模的场量的 纵向分量比横向分量要小很多，其中传输的光波模式不 是纯粹的TE模或TM模，而是TEM模，这种光波模式的 电磁特征可分为以下两类： Ex H y , 横向的 纵向的 横向的 横向的 纵向的 横向的 表示 主要分量 较小分量 最小分量 横向的 纵向的 横向的 横向的 纵向的 横向的 表示 主要分量 较小分量 最小分量 x Emn y Emn Ey Hx , Ez Hz , Ez Hz , Ey Ex x，y --模式的电场偏振方向，m，n--模式序数。 TEM模→固定的偏振方向→标量模→线偏振模