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平面介质光波导的种类和特点以下是一些常见的平面介质光波导种类及其特点：1. 矩形光波导（Rectangular waveguide）：矩形光波导采用矩形截面的波导，通常由单一的光波导层构成。
特点是易于制作和集成，适用于大部分光学器件。
2. 溢射光波导（Guided-mode Leaky-waveguide）：溢射光波导多数由一层光波导层和一层辅助层构成。
特点是能够在光波导层中引导光波传输，同时也可以将一部分光波耦合到相邻的层中。
这种结构可用于光波导模式的选择和滤波。
3. 双折射光波导（Birefringent waveguide）：由于材料的晶格结构和各向异性，双折射光波导可以引导两种不同极化方向的光波。
这种结构常用于光波导偏振分束器和偏振模式控制器中。
4. 超材料光波导（Metamaterial waveguide）：超材料光波导采用元胞尺寸远小于波长的结构单元构成，从而显示出不同于自然材料的电磁特性。
这种光波导结构可以引导超深的光波和具有负折射率的光波。
5. 混凝土模光波导（Guided-mode Resonance waveguide）：混凝土模光波导可以通过改变薄膜层的折射率分布实现波导中的光波共振。
这种结构可以用于光波分布、滤波和耦合等应用。
6. 纳米光波导（Nanowire waveguide）：纳米光波导采用纳米尺寸的薄膜或纳米线构建，由于尺寸的减小，光波可以在纳米光波导中实现超高场增强和高度限域的光子模式。
这种结构在纳米光子学和量子光学中有着潜在的应用价值。
1.低损耗：与其他波导结构相比，平面介质光波导的传输损耗较低，使得它适用于长距离的光通信和光网络应用。
2.高集成度：平面介质光波导可以与其他的光学器件和电子器件集成在一起，实现高度紧凑的光学和电子系统。
3.自由分级：平面介质光波导材料和结构可以优化和设计，以满足不同波长或特定频率范围的光波导模式。
4.灵活可调：平面介质光波导的传输模式和传输性质可以通过改变薄膜材料、层厚、折射率和电场结构等参数进行调整。
包层n 2 芯区n 1 图1. 三层平面介质波导 图2. 矩形波导 图3. 圆光波导图4. 椭圆光波导光波导原理及器件简介摘要：20世纪60年代激光器的出现，导致了半导体电子学、导波光学、非线性光学等一系列新学科的涌现。
20世纪70年代，由于半导体激光器和光纤技术的重要突破，导致了以光导纤维通信、光信息处理、光纤传感、光信息存储与显示等为代表的光信息科学技术的蓬勃发展，而导波光学理论是光通信技术的基础，同时也是集成光学、光纤传感等学科的基础。
本文简述了光波导的原理，并着重介绍光波导开关。
关键词：光波导，波导光学，平面光波导，光波导开光1.引言1.1光波导的概念波导光学是一门研究光波导中光传输特性及其应用的学科。
以光的电磁理论和介质光学特性的理论为基础，研究光波导的传光理论、调制技术及光波导器件的制作与应用技术。
导波光学系统是由光源、光波导器件、耦合器、光调制器及光探测器等组成的光路系统。
光波导是将光波限制在特定介质内部或其表面附近进行传输的导光通道。
简单的说就是约束光波传输的媒介，又称介质光波导。
介质光波导的三要素是：“芯/包”结构，凸形折射率分布（n1>n2），低传输损耗。
光波导常用材料有：LiNbO3、Si 基（SiO2、SOI ）、Ⅲ-Ⅴ族半导体、聚合物等。
1.2光波导的分类按几何结构分类，光波导可分为：平面（平板）介质波导，矩形（条形）介质波导，圆和非圆介质波导。
按波导折射率在空间的分布分类，光波导可分为：非线性光波导（n=n(x,y,z,E)），线性光波导（n=n(x,y,z)）。
线性光波导又可分为：纵向均匀（正规）光波导（n=n(x,y)），纵向均匀（正规）光波导（n=n(x,y)）。
2.光波导的原理简介一种为大家所熟知的介质光波导就是通常具有圆形截面的光导纤维，简称为光纤。
然而，集成光学所注重的光波导往往是平面薄膜所构成的平板波导和条形波导，这里，我只讨论平面光波导。
最简单的平板波导由三层材料所构成，中间一层是折射率为 n1的波导薄膜，它沉积在折射率为 n2的基底上，薄膜上面是折射率为 n3的覆盖层，一般都为空气。
§2.2 介质光波导中的色散一、)(~λωβ或关系由特征方程可以看出，当给定波导参数和工作波长时，模阶数m 越大则θ1越小，因而传输常数β越小。
在所有导模中，最低阶模TE 0、TM 0的β值最大。
对于给定的模式，β值是随角频率ω（或工作波长λ）而变化的，即)(sin 01ωβθβm m m k n ==。
ω越小，k 0越小，θm 越小，因而β也越小。
所以，特征方程实际给出了β与ω（或λ）的关系，因此，称为色散方程。
下图给出了几个较低阶模式的ω-β曲线。
波导中模式的群速度βωd d v g = 上图中任一点ω处的斜率βωd d 即是群速度。
对于所有的波导模式，βωd d 只能在c/n 1和c/n 2内取值，因此在色散图中，所有可能的传输模式都应在c/n 1和 c/n 2形成的包络中。
c/n 1对应于090=θ，01k n =β；c/n 2对应于截止条件， c θθ=，02k n =β。
当光频率一定时，不同模式的光群速度不同。
当模式一定时，不同光频率的光群速度不同。
二、模式色散（intermodal dispersion ）当波导中能够传输多个模式时，低阶模与高阶模的群速度不同。
最低阶模的群速度最小，接近于c/n 1，最高阶模的群速度最大。
这是因为高阶模渗透到包层中的能量较多，而包层的折射率小，因此传输快。
此现象称为模式色散（或模间色散）。
长距离传输时，将导致输出端的信号脉冲展宽。
脉冲展宽的大小取决于各个模式在波导中传输的时间差τ∆。
设传输距离为L ，模式色散量定义为g m a n g v L v L-∆m i n ＝τv gmin 是最慢模式的群速度，v gman 是最快模式的群速度。
估算：由上图，v gmin ≈ c/n 1，v gmax 不超过c/n 2，近似得传输单位长度的色散量 cn n L 21-≈∆τ n 1= 1.48, n 2= 1.46,km ns m s L /67/107.611=⨯≈∆-τ。
包层n 2 芯区n 1 图1. 三层平面介质波导 图2. 矩形波导 图3. 圆光波导图4. 椭圆光波导光波导原理及器件简介摘要：20世纪60年代激光器的出现，导致了半导体电子学、导波光学、非线性光学等一系列新学科的涌现。
20世纪70年代，由于半导体激光器和光纤技术的重要突破，导致了以光导纤维通信、光信息处理、光纤传感、光信息存储与显示等为代表的光信息科学技术的蓬勃发展，而导波光学理论是光通信技术的基础，同时也是集成光学、光纤传感等学科的基础。
本文简述了光波导的原理，并着重介绍光波导开关。
关键词：光波导，波导光学，平面光波导，光波导开光1.引言1.1光波导的概念波导光学是一门研究光波导中光传输特性及其应用的学科。
以光的电磁理论和介质光学特性的理论为基础，研究光波导的传光理论、调制技术及光波导器件的制作与应用技术。
导波光学系统是由光源、光波导器件、耦合器、光调制器及光探测器等组成的光路系统。
光波导是将光波限制在特定介质内部或其表面附近进行传输的导光通道。
简单的说就是约束光波传输的媒介，又称介质光波导。
介质光波导的三要素是：“芯/包”结构，凸形折射率分布（n1>n2），低传输损耗。
光波导常用材料有：LiNbO3、Si 基（SiO2、SOI ）、Ⅲ-Ⅴ族半导体、聚合物等。
1.2光波导的分类按几何结构分类，光波导可分为：平面（平板）介质波导，矩形（条形）介质波导，圆和非圆介质波导。
按波导折射率在空间的分布分类，光波导可分为：非线性光波导（n=n(x,y,z,E)），线性光波导（n=n(x,y,z)）。
线性光波导又可分为：纵向均匀（正规）光波导（n=n(x,y)），纵向均匀（正规）光波导（n=n(x,y)）。
2.光波导的原理简介一种为大家所熟知的介质光波导就是通常具有圆形截面的光导纤维，简称为光纤。
然而，集成光学所注重的光波导往往是平面薄膜所构成的平板波导和条形波导，这里，我只讨论平面光波导。
最简单的平板波导由三层材料所构成，中间一层是折射率为 n1的波导薄膜，它沉积在折射率为 n2的基底上，薄膜上面是折射率为 n3的覆盖层，一般都为空气。
