第章介质薄膜波导PPT课件.ppt

2020 3 20 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 2020 3 20 可编辑 2 1薄膜波导的结构 z y x o n2 n3 n1 d w 2020 3 20 可编辑 3 2薄膜波导中薄的分类 覆层n3 衬底n2 薄层n1 d 1 1 1 1 2020 3 20 可编辑 4 2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 2020 3 20 可编辑 5 3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 2020 3 20 可编辑 6 极化波的形成 z x y z x y E H E H 水平极化波 垂直极化波 2020 3 20 可编辑 7 薄膜波导的特征方程 n3 n2 d 1 1 n1 A A C B D B C 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 2020 3 20 可编辑 8 薄膜波导的特征方程 n3 n2 d 1 1 n1 A A C B D B C 两射线的相位差为 2020 3 20 可编辑 9 水平极化波 TE波 垂直极化波 TM波 2020 3 20 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 2020 3 20 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 2020 3 20 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 2020 3 20 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 2020 3 20 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 2020 3 20 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 2020 3 20 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 2020 3 20 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 2020 3 20 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0 m 1如为小数可导行的模式为0 m 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