光波導(dǎo)

簡(jiǎn)介

　　現(xiàn)代應(yīng)用的光頻的波長(zhǎng)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(duì)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(cè)量溫度、壓力、聲場(chǎng)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(jí)（多模光纖）或109赫/公里數(shù)量級(jí)（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(hào)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(duì)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(chǎng)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(chǎng)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(duì)稱與非對(duì)稱波導(dǎo)

　　對(duì)稱波導(dǎo)：芯區(qū)周圍的介質(zhì)折射率相同

　　非對(duì)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：?jiǎn)文９獠▽?dǎo)；多模光波導(dǎo)

　?。?）按材料：石英、塑料與紅外光波導(dǎo)、III-V族材料光波導(dǎo)

　　（4）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