天津大学：《工程光学》课程PPT教学课件（几何光学、物理光学）第十五章 导波光学基础

第十五章导波光学基础 导波光学: 以光的电磁理论为基础,研究光在光学波导中 天津大学精仪学院 的传播、散射、偏振、衍射等效应,是各种光 波导器件和光纤技术的理论基础 研究领域: 纤维光学与集成光学 天津大学作 24

1 第十五章 导波光学基础 导波光学： 以光的电磁理论为基础，研究光在光学波导中 的传播、散射、偏振、衍射等效应，是各种光 波导器件和光纤技术的理论基础。 研究领域： 纤维光学与集成光学

第一节光在光导纤维中的传播 、光纤的结构和类型 1、光纤的结构(如图15-1所示) 天津大学精仪学院 护套 包层纤芯 n1[或n(r) 天津大学作 24

2 第一节 光在光导纤维中的传播 一、光纤的结构和类型 1、光纤的结构（如图15－1所示）

2、光纤的种类: 阶跃折射率光纤和渐变折射率光纤:按光纤 横截面折射率分布划分。 天津大学精仪学院 单膜光纤和多膜光纤:按光传输模式划分。 特种光纤: 天津大学作 24

3 2、光纤的种类： 阶跃折射率光纤和渐变折射率光纤：按光纤 横截面折射率分布划分。 单膜光纤和多膜光纤：按光传输模式划分。 特种光纤：

二、光纤的结构参数 光纤尺寸 2、数值孔径NA 3、相对折射率差△ 天津大学精仪学院 4、归一化频率(或结构参量) 5、折射率分布 天津大学作 24

4 1 1 2 n n − n ＝ 二、光纤的结构参数 1、光纤尺寸 2、数值孔径NA 3、相对折射率差 4、归一化频率（或结构参量） 5、折射率分布

、光纤的传播损耗和色散 1、光纤的损耗 天津大学精仪学院 2、光纤的色散 天津大学作 24

5 三、光纤的传播损耗和色散 1、光纤的损耗 2、光纤的色散

第二节光在平板光波导中的传播 空气 薄膜 衬底 天津大学精仪学院 图15-5光在平板型光波导中的传播 、平板光波导的射线理论 平板光波导中的场分布 天津大学作 耦合膜理论 24

6 第二节 光在平板光波导中的传播 一、平板光波导的射线理论 二、平板光波导中的场分布 三、耦合膜理论 图15－5 光在平板型光波导中的传播

第三节导波光学的应用 光导纤维的应用 1、光纤通信 光 光 天津大学精仪学院 前入 纤米这光 纤 信号恢复 输出 驱动电路 放大器 电信号 再生器 电信号 缆 缆 发送机 中继机 将收机 天津大学作 图15-10光纤通信系统框图 24

7 第三节 导波光学的应用 一、光导纤维的应用 1、光纤通信 图15－10 光纤通信系统框图

二、光纤传感技术 1、种类 2、实例 被测温度场 天津大学精仪学院 半透半反镜 单极光纤相幅变换 激光器K 相位变化 企光探测器] 光强变化 单模光纤 参考光 天津大学作 图15-11光纤温度传感器 8 24

8 二、光纤传感技术 1、种类 2、实例 图15－11 光纤温度传感器

三、导波光学的典型器件和应用 1、双通道电光调制器及光开关 天津大学精仪学院 光输出 (2 光输人 (2) 图15-12双通道电光调制器 天津大学作 9 24

9 三、导波光学的典型器件和应用 1、双通道电光调制器及光开关 图15－12 双通道电光调制器

马赫一泽德型干涉调制器 天津大学精仪学院 U ∴; (2) 图15-13马赫一泽德型干涉调制器 天津大学作 10 24

10 2、马赫－泽德型干涉调制器 图15－13 马赫－泽德型干涉调制器