河北师范大学：《电动力学》课程教学资源（PPT课件讲稿）第七章 光波导技术（7.1）光波导的基本概念

光波导技术 任课教授:刘德明 (光电子工程系)

光波导技术 任课教授：刘德明 （光电子工程系）

光波导的基本概念 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,n1n2 低传输损耗

光波导的基本概念 • 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 薄膜波导(平板波导) 矩形波导(条形波导) ·园柱波导(光纤) 对称与非对称波导

光波导的分类 • 薄膜波导（平板波导） • 矩形波导（条形波导） • 园柱波导（光纤） • 对称与非对称波导

平板波导 X n Z

n1 n2 n3 平板波导

矩形波导 脊型波导 沟道波导 平面掩埋沟道波导

矩形波导 脊型波导 沟道波导 平面掩埋沟道波导

园柱波导:光导纤维 纤芯包层,涂覆层护套层 125um 单模:8~10um 多模:50μm 外护层? A强度元件 内护层? 光纤 A缆芯

园柱波导:光导纤维 纤芯 包层 涂覆层 护套层 À强度元件 内护层? 光纤 À缆芯 外护层? 单模：8 ~10mm 多模：50mm 125mm

光波导的进一步分类 ●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 ●按传播模式: 单模光波导;多模光波导 ●按材料: 石英、塑料与红外光波导、||-V族材料光波导 ●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

光波导的进一步分类 ⚫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 ⚫按传播模式： 单模光波导；多模光波导 ⚫按材料： 石英、塑料与红外光波导、III-V族材料光波导 ⚫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

对称/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: 区周围的介质折射率不同

对称/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

集成光学 导波光学:研究波导的导波特性 ·集成光路:功能元件集成 PIC: Photon Integrated Circuit OEIC: Optoelectronic Integrated Circuit MCVD: Modified chemical vapor deposit MOCVD: Metal Oxide chemical vapour deposit MBE: Molecular Beam epitaxy LPE: Liquid Phase Epitaxy PCVD: Plasmon chemical vapour deposit

集成光学 • 导波光学：研究波导的导波特性 • 集成光路: 功能元件集成 • PIC: Photon Integrated Circuit • OEIC: Optoelectronic Integrated Circuit • MCVD: Modified chemical vapor deposit • MOCVD: Metal Oxide chemical vapour deposit • MBE: Molecular Beam Epitaxy • LPE: Liquid Phase Epitaxy • PCVD: Plasmon chemical vapour deposit

光波导技术的广阔应用领域 光波导技术 信息获取 信息传输 信息处理 其它应用 位移、振动 有源无源器件光子集成 广告显示牌 温度、压力 光纤通信干线光电子集成激光手术刀 应变、应力 光交换接入网集成光路 仪表照明 电流、电压 AON 光收发模块 工艺装饰 电场、磁场 DWDM 光接入模块电力输送 流量、浓度 OADM 光开关模块光纤面板 可以测量70多 OTDM 光放大模块医用内窥镜 个物理化学量 FTTC.B0H 潜望镜

光波导技术的广阔应用领域 光波导技术 有源无源器件 光纤通信干线 光交换接入网 AON DWDM OADM OTDM FTTC,B,O,H 位移、振动 温度、压力 应变、应力 电流、电压 电场、磁场 流量、浓度 可以测量70 多 个物理化学量 广告显示牌 激光手术刀 仪表照明 工艺装饰 电力输送 光纤面板 医用内窥镜 潜望镜 光子集成 光电子集成 集成光路 光收发模块 光接入模块 光开关模块 光放大模块 信息获取 信息传输 信息处理 其它应用