导波光学复习提纲.doc

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1、第一章绪论注重对概念的理解：全反射、相对折射率差、数值孔径NA、损耗单位dB、绝对光平单位dBm、理解光纤的损耗。全反射：当光从折射率高()的媒质入射到折射率低()的媒质，入射角超过临界角时，光线在两种媒质的界面上不发生折射现象，只有反射。临界角：相对折射率差：对于阶跃型光纤来说，；对于渐变型光纤来说，。数值孔径NA：光线成为束缚光线的为最大入射角的正弦，反映光纤端面受光能力。。损耗单位dB：绝对光平单位dBm：以1mW作为0dBm，并以作为实际的功率。光纤的损耗：材料损耗：本征吸收、杂质吸收、瑞利散射等固有损耗波导损耗：辐射模式损耗、耦合损耗等工艺缺陷：气泡、

2、微裂纹光波导损耗微裂纹、微弯、应力使用损耗外力、弯曲、温度变化第二章电磁场理论基础无计算内容，无推导。理解麦克斯韦方程组各方程的物理含义，边界条件，以及得出的亥姆霍兹方程；理解平面电磁波的特点、相速度和群速度的表达形式，物理意义；理解判断光波偏振态理论---琼斯矩阵法；了解几何光学理论的两个基本方程：程函方程和路径方程，并掌握集合光学理论的适用条件。麦克斯韦方程组的物理含义、边界条件以及得出的亥姆霍兹方程：以及（1）式揭示了电场的性质：电场是有源场，自由电荷激发的电场满足高斯定理，变化的磁场激发的电场是涡旋场，它的电位移线是闭合的，对封闭曲面的通量无贡献。（2）

3、式揭示了磁场的性质：磁场是无源场，传导电流和变化电场激发的磁场是涡旋场，磁感应线是闭合的，因此在任何磁场中，通过任何封闭曲面的磁通量都是相等的。（3）式揭示了变化的磁场与电场的联系，感生电场是有源场。（4）式揭示了变化的电场与磁场的关系，有旋场的源来源于电流密度和电位移对时间的变化率。边界条件：亥姆霍兹方程:理解平面电磁波的特点、相速度和群速度的表达形式，物理意义：平面波的表达形式：、特点：电场强度、磁场强度和传播方向相互垂直；电场强度与磁场强度相位相同，没有相位差；电场强度与磁场强度振幅成比例。相速度：等相位面传播的速度。群速度：波包的速度。为信号包络的传输速

4、率。理解判断光波偏振态理论---琼斯矩阵法：解几何光学理论的两个基本方程---程函方程和路径方程，并掌握几何光学理论的适用条件：程函方程：其中，为光程函数，n为折射率的分布。其描述的是光波的几何波阵面的运动规律。可用来证明折射定理和全反射定理。路径方程：可证明光在均匀介质中沿直线传播。适用条件：几何光学理论是波动理论在短波极限情况下的近似理论。第四章薄膜导波和带状导波的模式理论模式的概念及含义，分类；掌握薄膜光场分布的求解；求解渐变型折射率平面光波导WKB近似的基本思路和变分方法的基本思路；掌握求解条形光波导的基本思路。模式的概念：从数学的角度上说，模式是满足亥

5、姆霍兹偏微分方程的特征解；从物理的角度上说，模式是一种可能的光场分布。含义：1、许多个模式的线性组合就构成了光波导中的场分布。。2、一个模式的传播常数由模式场的分布唯一确定。3、模式是有序的。越大，对应模式的阶数越小。4、不同模式之间是相互正交。分类：薄膜光波导光场分布的求解：TE模式：只含有三个电磁场分量，电场强度和波的传播方向垂直，但磁场强度和的传播方向不垂直。：TM模式：只含有三个电磁场分量，磁场强度和波的传播方向垂直，但电场强度和波的传播方向不垂直。WKB近似：根据麦氏方程得出平面光波导的波动方程假设：是缓变函数，可以将解设为与阶跃型光波导相类似的形式。

6、将试探解代入波动方程变分法：令算符两边同乘以本征函数并且在范围内积分，得：变分法的基础将电场表示成多项式的形式求解系数求解条形光波导的基本思路：用马卡梯里近似方法，忽略角上区域中的电磁场。在弱导近似条件下：波导中导波模式的场量的纵向分量比横向分量要小得多，因而可以引进所谓得TEM模式近似。TEM近似下，导波的横向分量可以分为：：：分别写出各个区域的波动方程并用分离变量法求出各个区域中可能的解。利用各区域相邻的界面上的电磁场边界条件将这些可能的解联系起来，得出场解的特征方程，进而求得个区域中的电磁场解。第五章光纤的模式理论矢量模式，线偏振模式，对四个特征方程的讨论

7、，模式截止条件和远离截止条件、单模传输条件、基模；纵向耦合方面：掌握微扰处理方法和模式理论方法的基本思路；横向耦合方面：掌握弱耦合的特点。能够用耦合方程求解两个相同波导之间的耦合问题。矢量模式：阶跃折射率光纤模式场的矢量求解思路：１，写出光纤的模式场２，分析模场场所满足的方程３，讨论方程的解４，根据物理含义确定解的形式５，根据边界条件得到特征方程，进而求出传输常数如果m=0，TE模式：TM模式：弱导条件下EHHETE模式和TM模式模式截止：W0电磁能量已经不能集中在纤芯中传播而向包层弥散的临界状态。EH模式HE模式(m=1)(m>=2)远离截止条件:如果归一化频

8、率V远大于Vc,则导波模