第章介质薄膜波导.ppt

2024/5/21 周二可编辑1第二章 介质薄膜波导薄膜波导的结构波的分类用射线法分析薄膜波导中的导波2024/5/21 周二可编辑21 薄膜波导的结构zyxon2n3n1dw2024/5/21 周二可编辑32 薄膜波导中薄的分类覆层 n3衬底 n2薄层 n1d11112024/5/21 周二可编辑42 薄膜波导中薄的分类导波：当 光限制在薄膜中衬底辐射模：当 能量辐射到衬底覆层辐射模：当 能量辐射到衬底 和覆层2024/5/21 周二可编辑53 射线法分析薄膜波导中的导波TE型波：传播方向无电场（横电波）Ez=0 在薄膜中可认为是水平极化波TM型波：传播方向无磁场（横磁波）Hz=0 在薄膜中可认为是垂直极化波2024/5/21 周二可编辑6极化波的形成zxyzxyEHEH水平极化波垂直极化波2024/5/21 周二可编辑7薄膜波导的特征方程n3n2d11n1AACBDBC射线1 从B到C的相位变化为射线2从B到C的相位变化为两射线的相位差为2024/5/21 周二可编辑8薄膜波导的特征方程n3n2d11n1AACBDBC两射线的相位差为2024/5/21 周二可编辑9水平极化波（TE波）：垂直极化波（TM波）：2024/5/21 周二可编辑10定义横向相位系数：特征方程为：物理意义：薄膜中的任一点波，只要沿薄膜横向往复一次，其相位变化总是2的整数倍，加强原来的波，达到谐振。结论：薄膜波导中的导波具有横向谐振特性！特征方程的物理意义2024/5/21 周二可编辑11决定导波模式的特性参数模式：能够独立存在的电磁场的结构形式有TE波和TM波的特征方程。对应不同的m，可以得到不同的传输波型 TE0，TM0，TE1，TM1，.每种波型都有特定的场型分布和传输特性，称为导波模式。2024/5/21 周二可编辑12决定导波模式的特性参数轴向相位常数：表示各模式沿导波轴向传播的相位常数。横向相位常数k1x：表示各模式在薄膜内的横向驻波分布规律。2024/5/21 周二可编辑13决定导波模式的特性参数衬底衰减常数2：表示导波在衬底的衰减规律。覆层衰减常数3：表示导波在覆层的衰减规律。2024/5/21 周二可编辑14决定导波模式的特性参数截止的概念：当全反射的条件被破坏，即认为导波处于截止状态。截止条件：根据特征方程可求出截止波长：2024/5/21 周二可编辑15决定导波模式的特性参数对于不同的TE波和TM波，由于13不同，m相同时，13(TM)13(TE)c(TM)c(TE)结论：在所有导波模式中，TE模的截止波长最长；单模传输条件：c(TM0)0 c(TE0)2024/5/21 周二可编辑16薄膜波导中模数量的求法当波导中工作波长低于其他波型的截止波长时，可以发生多模传输。怎样求导波模式的数量？可通过截止条件下的特征方程来求。2024/5/21 周二可编辑17薄膜波导中模数量的求法可得模式数量为：TE和TM波的13不同，因此模数量可能不同，可以分别求出，然后相加。2024/5/21 周二可编辑18薄膜波导中模数量的求法注意事项：m值对应截止模式，如为整数可导行的模式为0m-1 如为小数可导行的模式为0m例如：如果求出m=3 或m=2.5则对TE波可传输的模式为TE0,TE1,TE2 对TM波可传输的模式为TM0,TM1,TM22024/5/21 周二可编辑19对称薄膜波导中模数量的求法当n2=n3时，称为对称式薄膜波导。截止状态：截止方程：截止波长：模式数量：