集成光学1（高级课堂）

第2章 光波导理论v光波导概述v折射率突变型二维光波导v折射率渐变型二维光波导v三维光波导v三维光波导的实例v波导光的散射与传输损耗1高等课堂2.1 光波导概述v在以玻璃为代表的透明介质衬底的表面上，附着上折射率比衬底略高、厚度可以与光波长相比较的薄膜，光就会被封闭于这种高折射率的薄膜层内构成波导。二维光波导(2-D optical waveguide)，或平板型光波导(slab optical waveguide)2高等课堂 折射率呈阶梯状变化的折射率突变型光波导(step-index waveguide)折射率慢慢变化的折射率渐变型光波导(graded-index waveguide)3高等课堂三维光波导(3-D optical waveguide)，或通道光波导(optical channel waveguide)4高等课堂2.2 折射率突变型二维光波导v光波的传播方式与模v波动方程v波导模的色散v波导层等效厚度v金属覆盖引起的传输损耗v缓冲层的作用5高等课堂1.光波的传输方式与模6高等课堂2.波动方程7高等课堂3.波导模的色散8高等课堂4.波导层等效厚度9高等课堂5.金属覆盖引起的传输损耗10高等课堂6.缓冲层的作用11高等课堂2.3 折射率渐变型二维光波导v导模的光线近似法解析v导模的WKB法解析12高等课堂13高等课堂v在折射率突变型二维光波导中，光线在波导层中反复被反射，沿着锯齿状轨迹传输；而在折射率渐变型二维光波导中，光线与传输轴z所构成的夹角，在光线传输过程中会发生平滑地变化，其变化规律与折射率的分布相对应，光线的传输轨迹构成一个个的圆弧。14高等课堂15高等课堂16高等课堂2.4 三维光波导v三维光波导的结构v导模的近似解马卡提利法等效折射率法v单模三维光波导的设计折射率突变型折射率渐变型17高等课堂18高等课堂19高等课堂20高等课堂21高等课堂22高等课堂23高等课堂2.5 三维光波导的实例v弯曲波导*、角形弯曲波导、S形波导v锥形波导v分支波导*v交叉波导v光波导方向耦合器*24高等课堂25高等课堂26高等课堂27高等课堂28高等课堂29高等课堂30高等课堂31高等课堂2.6 波导光的散射与传输损耗32高等课堂