《电动力学》PPT课件

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1、光波导技术任课教授：刘德明（光电子工程系）光波导的基本概念导波光：受到约束的光波光波导：约束光波传输的媒介介质光波导三要素：“芯/包”结构凸形折射率分布，n1>n2低传输损耗光波导的分类薄膜波导（平板波导）矩形波导（条形波导）园柱波导（光纤）对称与非对称波导平板波导矩形波导脊型波导沟道波导平面掩埋沟道波导园柱波导:光导纤维单模：8~10mm多模：50mm125mm光波导的进一步分类按折射率分布：均匀折射率分布光波导；渐变折射率分布光波导按传播模式：单模光波导；多模光波导按材料：石英、塑料与红外光波导、III-V族材料光波导特种光波导（光纤）：保偏(单偏振)光纤；有源

2、光纤；晶体光纤零/非零色散位移光纤；负色散光纤；特殊涂层光纤；耐辐射光纤；发光光纤对称/非对称波导对称波导：芯区周围的介质折射率相同非对称波导：芯区周围的介质折射率不同集成光学导波光学：研究波导的导波特性集成光路:功能元件集成PIC:PhotonIntegratedCircuitOEIC:OptoelectronicIntegratedCircuitMCVD:ModifiedchemicalvapordepositMOCVD:MetalOxidechemicalvapourdepositMBE:MolecularBeamEpitaxyLPE:LiquidPhaseE

3、pitaxyPCVD:Plasmonchemicalvapourdeposit光波导技术的广阔应用领域光波导技术有源无源器件光纤通信干线光交换接入网AONDWDMOADMOTDMFTTC,B,O,H位移、振动温度、压力应变、应力电流、电压电场、磁场流量、浓度可以测量70多个物理化学量广告显示牌激光手术刀仪表照明工艺装饰电力输送光纤面板医用内窥镜潜望镜光子集成光电子集成集成光路光收发模块光接入模块光开关模块光放大模块信息获取信息传输信息处理其它应用“光谷”：信息产业新的经济增长点许其贞委员于2000年3月在全国政协会议提案：建立“武汉中国光谷”美国1998年5月以亚

4、利桑那大学为中心建立了“美国光谷”法国1999年以Alcatel为依托建立法国光谷广东省将建立“广东光谷”长春建设“长春光谷”北京、重庆、上海、合肥都在建光谷。“武汉中国光谷”国家科技部批准的两个“光谷”之一国家计委批准的唯一一个“光谷”规范名称：武汉光电子及生物技术产业基地武汉光电子产业化基地光电子技术：信息光电子、能量光电子消费光电子、软件产业生物技术：生物医药、生物材料生物农药、生物克隆建设规划面积：50平方公里地域：东至外环线、南至汤逊湖北岸西至珞狮路、北至东湖南岸特征：三湖（东湖、南湖、汤逊湖）六山（珞枷山、南望山、伏虎山喻家山、马鞍山、九峰山）区划：科

5、研区、商贸区、居住区、管理区人口：40-60万经济：750亿元（光电子600亿、生物150亿）软件产业CAD/CAM/CAPP/CIMSGPS/GIS/RS信息安全技术软件地理信息系统与数字城市管理信息系统网络教育软件消费光电子光存储光传感光显示数码相机新型光源能量光电子工业激光设备激光材料处理激光医疗设备激光元器件激光测量仪器信息光电子光纤光缆光通信器件与光集成光通信系统设备IP网络及设备移动通信系统及设备课程内容光波如何进入光波导？（模式的激励）光波在光波导中如何传播？(模式分布)光波导的基本特征参数及测试技术光波导耦合技术光波导有源与无源器件光波导中的非线性效

6、应光波导传感技术光波导集成技术参考书目《导波光学》范崇澄、彭吉虎《光纤光学》刘德明、向清、黄德修《光纤技术及其应用》刘德明、向清、黄德修《介质光波导理论》D.Marcuse,刘弘度译“OpticalWaveguideTheory”SnyderAW，LoveJ.“Understandfiber-opticalcommunication”研究方法分析思路麦克斯韦方程分离变量电矢量与磁矢量分离:可得到只与电场强度E(x,y,z,t)有关的方程式及只与磁场强度H(x,y,z,t)有关的方程式；时、空坐标分离:亥姆霍兹方程，是关于E(x,y,z)和H(x,y,z)的方程式；空

7、间坐标纵、横分离：波导场方程，是关于E(x,y)和H(x,y)的方程式；边界条件：在两种介质交界面上电磁场矢量的E(x,y)和H(x,y)切向分量要连续。波导场方程c2＝w2em-b2＝n2k02-b2b=n(r)k0cosqz波导场方程：是波动光学方法的最基本方程。它是一个典型的本征方程,其本征值为c或β。当给定波导的边界条件时,求解波导场方程可得本征解及相应的本征值。通常将本征解定义为“模式”.模式的基本特征----每一个模式对应于沿光波导轴向传播的一种电磁波;----每一个模式对应于某一本征值并满足全部边界条件;----模式具有确定的相速群速和横场分布.-