實驗三：彎曲波導結構設計

一、實驗目的：

1

、掌握彎曲波導的結構、工作原理

2

、了解彎曲波導的分析方法及其仿真技術

二、實驗原理：

在以玻璃為代表的透明介質襯底的表面上，

附著上折射率比襯底略高、

厚度

可以與光波長相比較的薄膜，光就會被封閉于這種高折射率的薄膜層內構成波

導。

在二維光波導的情況下，

只有沿厚度方向對光是封閉的，

因此波導中的光可

以沿表面自由傳播。

這么一來光就有可能因為衍射而被全部散失掉。

但是，

實際

上利用光波導組成光調制器和光開關的時候，

光沿表面方向也必須是封閉的，

光

波的分路、彎曲、耦合等也必須都能夠控制，這就是三維光波導。

作為變換光路用的三維光波導器件，

彎曲波導占據重要地位。

其中，

彎曲半

徑

R

越小，傳輸距離越短，越容易產生光路變換。但是彎曲波導的損耗隨著彎

曲半徑

R

的減小而增加。圖

1

表示彎曲部分的導模場分布。在彎曲波導中，為

了使光波在傳輸過程中，

其波面不被破壞，

彎曲部分外側波導光的相速度必須大

于內側波導光的相速度。因此，在彎曲外側所看到的光波中，在

c

r

r

?

部分的相

速度會超過光速。

這就意味著在

c

r

r

?

部分的光波在半徑方向上存在著輻射損耗。

當設計彎曲波導時，

正確評估這部分輻射損耗至關重要。

假定在彎曲部分伴隨著

輻射而造成的波導光衰減常數為

a

，在

1

??

aR

總結

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