电子科技大学：《光波导理论与技术 Optical Waveguides Principles and Technologies》课程教学资源（课件讲稿）导言（陈开鑫）

University of Electronic Science and Technology of China 1956 提纲 1.课程简介 2.教学目标 3.教学内容 4.测评方法 5.参考资料 6.背景与意义 7.几个研究热点 2

2 University of Electronic Science and Technology of China 提纲 1. 课程简介 2. 教学目标 3. 教学内容 4. 测评方法 5. 参考资料 6. 背景与意义 7. 几个研究热点

University of Electronic Science and Technology of China 1.课程简介 1956 ·相关学科：导波光学，集成光学，微纳光学 ·研究对象：波长为0.1-10um的光波在各种波导 中的传输及相互作用特性。 ·理论基础：电磁场理论与介质的光学特性 工 具：电磁场理论（主) 几何光学 （辅) 3

3 University of Electronic Science and Technology of China •相关学科：导波光学，集成光学，微纳光学 •研究对象：波长为0.1-10 m的光波在各种波导 中的传输及相互作用特性。 •理论基础：电磁场理论与介质的光学特性 •工 具：电磁场理论（主） 几何光学 （辅） 1.课程简介

University of Electronic Science and Technology of China TC 2.教学目标 1956 掌握： 1.光波导的工作原理。 2.光波导的基本分析与设计方法。 3.基本光波导单元结构的原理与设计方法。 4.常见光波导器件的原理与性能。 > 了解： 通常的光波导器件的制作材料、设备与工艺。 光波导→基本光波导单元→光波导器件 4

4 ➢ 掌握： 1. 光波导的工作原理。 2. 光波导的基本分析与设计方法。 3. 基本光波导单元结构的原理与设计方法。 4. 常见光波导器件的原理与性能。 ➢ 了解： 通常的光波导器件的制作材料、设备与工艺。 University of Electronic Science and Technology of China 光波导→基本光波导单元→光波导器件 2.教学目标

University of Electronic Science and Technology of China STC 3.教学内容 1956 一， 光学基础 二。平板光波导一结构与分析 三。条形光波导一结构与分析 四.光纤一结构与分析 五。光波导模式耦合理论 定向耦合器，微环，布拉格光栅 六.光波导制作与测试技术 七.基本无源与有源光波导器件（含文献报告） Y分支，多模千涉仪(IMMI) 马赫-增德尔千涉仪(MZI) 5

5 University of Electronic Science and Technology of China 一．光学基础 二．平板光波导—结构与分析 三．条形光波导—结构与分析 四．光纤—结构与分析 五．光波导模式耦合理论 定向耦合器，微环，布拉格光栅 六．光波导制作与测试技术 七．基本无源与有源光波导器件（含文献报告） Y分支，多模干涉仪（MMI） 马赫-增德尔干涉仪（MZI） 3.教学内容

University of Electronic Science and Technology of China 4.测评方法 1956 1.设计工作（3次) 24% 平板光波导的分析与设计 5% 条形光波导分析与设计 8% 光波导定向耦合器的分析与设计 11% 2.文献阅读与课堂讨论 26% ① 课堂讨论 12% ② 制作相应的文献的PPT 4% 课堂讲述讨论PPT 10% 3.考试（闭卷，但提供必要的公式) 50% 6

6 University of Electronic Science and Technology of China 1. 设计工作（3次） 24% ① 平板光波导的分析与设计 5% ② 条形光波导分析与设计 8% ③ 光波导定向耦合器的分析与设计 11% 2. 文献阅读与课堂讨论 26% ① 课堂讨论 12% ② 制作相应的文献的PPT 4% ③ 课堂讲述讨论PPT 10% 3. 考试（闭卷，但提供必要的公式） 50% 4.测评方法

University of Electronic Science and Technology of China 5.参考资料 1956 1. 佘守宪，《导波光学的物理基础》 北方交通大学出版社，2002. 2. 李玉权，《光波导理论与技术》 人民邮电出版社，2002 3. 马春生，刘式墉，《光波导模式理论》 吉林大学出版社，2006 4. 宋贵才，全薇，《光波导原理与器件》 清华大学出版社，2012 5.何赛灵，戴道锌，《微纳光子集成》 科学出版社，2021 6. 西原浩（著），梁瑞林（译）， 《集成光路》 科学出版社，1982 7

7 University of Electronic Science and Technology of China 1. 佘守宪，《导波光学的物理基础》 北方交通大学出版社, 2002. 2. 李玉权，《光波导理论与技术》 人民邮电出版社，2002 3. 马春生，刘式墉，《光波导模式理论》 吉林大学出版社，2006 4. 宋贵才，全薇，《光波导原理与器件》 清华大学出版社，2012 5. 何赛灵，戴道锌，《微纳光子集成》 科学出版社，2021 6. 西原浩 （著）， 梁瑞林（译），《集成光路》 科学出版社，1982 5.参考资料

University of Electronic Science and Technology of China TC 5.参考资料 1956 7. Katsunari Okamoto,Fundamentals of Optical Waveguides,Second Edition,Elsevier,2006. 8. Kenji kawano,and Tsutomu kitoh,Introduction to Optical Waveguide Analysis,John Wiley Sons Inc., 2001. 9. Robert G.Hunsperger,Integrated Optics,Theory and Technology (Sixth Edition),Springer,2009. 10.Theodor Tamir,P.C.Aiferness,et al.,Guided-Wave Optoelectronics,Springer-Verlag,1990. 11.Cllifford R.PollockJames,Fundamentals of Optoelentronics,Richard D.Irwin INC.,1995. 12.部分最新文献。 8

8 University of Electronic Science and Technology of China 7. Katsunari Okamoto, Fundamentals of Optical Waveguides, Second Edition, Elsevier, 2006. 8. Kenji kawano, and Tsutomu kitoh, Introduction to Optical Waveguide Analysis, John Wiley & Sons Inc., 2001. 9. Robert G. Hunsperger, Integrated Optics，Theory and Technology (Sixth Edition), Springer, 2009. 10. Theodor Tamir, P. C. Aiferness, et al., Guided-Wave Optoelectronics, , Springer-Verlag, 1990. 11. Cllifford R. PollockJames, Fundamentals of Optoelentronics, Richard D. Irwin INC., 1995. 12. 部分最新文献。 5.参考资料

University of Electronic Science and Technology of China 6.背景与意义 1956 矿光波导？ •光波导是一种能够将光波限制在其内部或表面附 近，并引导光波沿确定的路径传播的介质几何结 构，也是一种基本的光器件。 •光波导理论与技术研究的就是这一介质几何结构 引导光传播的原理、技术、方法及应用。 9

9 University of Electronic Science and Technology of China •光波导是一种能够将光波限制在其内部或表面附 近，并引导光波沿确定的路径传播的介质几何结 构，也是一种基本的光器件。 •光波导理论与技术研究的就是这一介质几何结构 引导光传播的原理、技术、方法及应用。 光波导？ 6.背景与意义

University of Electronic Science and Technology of China 6.背景与意义 1956 光波导 图1-1.五种主要的光波导结构 nr n n2 n2 n2 基底 基底 基底 平板波导 条形波导 脊形波导 Slab waveguide Channel Waveguide Rib/Ridge waveguide 波导芯尺寸 微/纳米量级 n2 基底 条形扩散波导 圆柱形波导 Channel diffusion waveguide Cylindrical waveguide 10

10 University of Electronic Science and Technology of China 平板波导 Slab waveguide 圆柱形波导 Cylindrical waveguide 基底 条形波导 Channel Waveguide 基底 脊形波导 Rib/Ridge waveguide 基底 n2 n n2 2 n2 n1 n1 n1 n1 条形扩散波导 Channel diffusion waveguide 基底 图1-1.五种主要的光波导结构 波导芯尺寸 微/纳米量级 6.背景与意义 光波导

University of Electronic Science and Technology of China 6.背景与意义 1956 光波导 图1-2.常见的光波导结构（截面图) n2 n2 ni n n n2 n2 n2 基底 n2 基底 基底 对称平板波导 对称矩形波导光纤 脊形波导 n3 n; n3 n3 n n n2 n2 n2 n n2 基底 基底 基底 基底 非对称波导 11

11 University of Electronic Science and Technology of China 图1-2. 常见的光波导结构（截面图） 6.背景与意义 光波导