光波导

简介

　　现代应用的光频的波长介于0.8～1.6微米之间。实用光波导有光导纤维、薄膜波导、带状波导3类。光导纤维的一个传输特性是衰减很小、频带很宽、抗电磁干扰，主要用于通信；光导纤维的另一传输特性是对外界的温度和压力等因素敏感，因而可制成光导纤维传感器，用于测量温度、压力、声场等物理量。薄膜波导与带状波导主要用于制作有源和无源的光波导元件，如激光器、调制器和光耦合器等。它们采用半导体薄膜工艺，适合于制成平面结构的集成光路(即光集成部件)。

传输特性

　　光纤的传输衰减很小，频带很宽。例如，在1.5微米波段衰减可小到0.2分贝/公里,频带宽达108/公里数量级（多模光纤）或109赫/公里数量级（单模光纤），如此优良的性能是其他传输线难以达到的，因而光纤可用于大容量信号的远距离传输。薄膜波导和带状波导传输特性及其分析与光纤类似。由于它们主要用来构成元件，所以对传输衰减与频带要求并不严格。严格求解光波导中的电磁场的矢量解较为困难，故通常用标量近似法、射线法等近似解法分析其传输特性，包括各个模式的场分布、色散以及模式之间的耦合等。

基本概念

　　导波光：受到约束的光波

　　光波导：约束光波传输的媒介

　　介质光波导三要素：“芯 / 包”结构；凸形折射率分布，n1>n2；低传输损耗。

光波导的分类

　　(1)薄膜波导（平板波导）

　　(2)矩形波导（条形波导）

　　(3)圆柱波导（光纤）

　　(4)对称与非对称波导

　　对称波导：芯区周围的介质折射率相同

　　非对称波导：芯区周围的介质折射率不同

　　光波导的进一步分类：

　　（1）按折射率分布：均匀折射率分布光波导；渐变折射率分布光波导

　　（2）按传播模式：单模光波导；多模光波导

　　（3）按材料：石英、塑料与红外光波导、III-V族材料光波导

　　（4）特种光波导（光纤）：保偏(单偏振)光纤；有源光纤；晶体光纤零/非零色散位移光纤；负色散光纤；特殊涂层光纤；耐辐射光纤；发光光纤。

　　3.光波导技术的广阔应用领域