光波導

簡介

　　現(xiàn)代應用的光頻的波長介于0.8～1.6微米之間。實用光波導有光導纖維、薄膜波導、帶狀波導3類。光導纖維的一個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，因而可制成光導纖維傳感器，用于測量溫度、壓力、聲場等物理量。薄膜波導與帶狀波導主要用于制作有源和無源的光波導元件，如激光器、調(diào)制器和光耦合器等。它們采用半導體薄膜工藝，適合于制成平面結構的集成光路(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到的，因而光纖可用于大容量信號的遠距離傳輸。薄膜波導和帶狀波導傳輸特性及其分析與光纖類似。由于它們主要用來構成元件，所以對傳輸衰減與頻帶要求并不嚴格。嚴格求解光波導中的電磁場的矢量解較為困難，故通常用標量近似法、射線法等近似解法分析其傳輸特性，包括各個模式的場分布、色散以及模式之間的耦合等。

基本概念

　　導波光：受到約束的光波

　　光波導：約束光波傳輸?shù)拿浇?/p>

　　介質(zhì)光波導三要素：“芯 / 包”結構；凸形折射率分布，n1>n2；低傳輸損耗。

光波導的分類

　　(1)薄膜波導（平板波導）

　　(2)矩形波導（條形波導）

　　(3)圓柱波導（光纖）

　　(4)對稱與非對稱波導

　　對稱波導：芯區(qū)周圍的介質(zhì)折射率相同

　　非對稱波導：芯區(qū)周圍的介質(zhì)折射率不同

　　光波導的進一步分類：

　?。?）按折射率分布：均勻折射率分布光波導；漸變折射率分布光波導

　?。?）按傳播模式：單模光波導；多模光波導

　?。?）按材料：石英、塑料與紅外光波導、III-V族材料光波導

　　（4）特種光波導（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；負色散光纖；特殊涂層光纖；耐輻射光纖；發(fā)光光纖。

　　3.光波導技術的廣闊應用領域