- 光波導(dǎo)
簡介
現(xiàn)代應(yīng)用的光頻的波長介于0.8~1.6微米之間。實(shí)用光波導(dǎo)有光導(dǎo)纖維、薄膜波導(dǎo)、帶狀波導(dǎo)3類。光導(dǎo)纖維的一個(gè)傳輸特性是衰減很小、頻帶很寬、抗電磁干擾,主要用于通信;光導(dǎo)纖維的另一傳輸特性是對外界的溫度和壓力等因素敏感,因而可制成光導(dǎo)纖維傳感器,用于測量溫度、壓力、聲場等物理量。薄膜波導(dǎo)與帶狀波導(dǎo)主要用于制作有源和無源的光波導(dǎo)元件,如激光器、調(diào)制器和光耦合器等。它們采用半導(dǎo)體薄膜工藝,適合于制成平面結(jié)構(gòu)的集成光路(即光集成部件)。
傳輸特性
光纖的傳輸衰減很小,頻帶很寬。例如,在1.5微米波段衰減可小到0.2分貝/公里,頻帶寬達(dá)108/公里數(shù)量級(多模光纖)或109赫/公里數(shù)量級(單模光纖),如此優(yōu)良的性能是其他傳輸線難以達(dá)到的,因而光纖可用于大容量信號的遠(yuǎn)距離傳輸。薄膜波導(dǎo)和帶狀波導(dǎo)傳輸特性及其分析與光纖類似。由于它們主要用來構(gòu)成元件,所以對傳輸衰減與頻帶要求并不嚴(yán)格。嚴(yán)格求解光波導(dǎo)中的電磁場的矢量解較為困難,故通常用標(biāo)量近似法、射線法等近似解法分析其傳輸特性,包括各個(gè)模式的場分布、色散以及模式之間的耦合等。
基本概念
導(dǎo)波光:受到約束的光波
光波導(dǎo):約束光波傳輸?shù)拿浇?/p>
介質(zhì)光波導(dǎo)三要素:“芯 / 包”結(jié)構(gòu);凸形折射率分布,n1>n2;低傳輸損耗。
光波導(dǎo)的分類
(1)薄膜波導(dǎo)(平板波導(dǎo))
(2)矩形波導(dǎo)(條形波導(dǎo))
(3)圓柱波導(dǎo)(光纖)
(4)對稱與非對稱波導(dǎo)
對稱波導(dǎo):芯區(qū)周圍的介質(zhì)折射率相同
非對稱波導(dǎo):芯區(qū)周圍的介質(zhì)折射率不同
光波導(dǎo)的進(jìn)一步分類:
?。?)按折射率分布:均勻折射率分布光波導(dǎo);漸變折射率分布光波導(dǎo)
(2)按傳播模式:單模光波導(dǎo);多模光波導(dǎo)
(3)按材料:石英、塑料與紅外光波導(dǎo)、III-V族材料光波導(dǎo)
?。?)特種光波導(dǎo)(光纖):保偏(單偏振)光纖;有源光纖;晶體光纖零/非零色散位移光纖;負(fù)色散光纖;特殊涂層光纖;耐輻射光纖;發(fā)光光纖。
3.光波導(dǎo)技術(shù)的廣闊應(yīng)用領(lǐng)域
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