光波导模式理论

第1章波导的电磁和射线理论基础

1.1麦克斯韦方程组

1.2波动方程

1.3亥姆霍兹方程

1.4横向亥姆霍兹方程

1.5电磁场的边界条件

1.6TE模电磁场分量及其边界条件

1.7TM模电磁场分量及其边界条件

1.8平均能流密度和传输功率

1.9模式类型

1.10全反射相移

1.11穿透深度和有效波导芯厚度

1.12特征方程

1.13导模的传输与截止

1.14远截止近似法

1.15近截止近似法

1.16模式的正交性和归一化

参考文献

第2章三层平板波导

2.1对称三层平板波导的TE导模

2.2对称三层平板波导的1M导模

2.3对称三层平板波导导模的总结及讨论

2.4非对称三层平板波导的TE导模

2.5非对称三层平板波导的TM导模

2.6非对称三层平板波导导模的总结与讨论

2.7辐射模互功率的一般公式

2.8对称三层平板波导的TE空间辐射模

2.9对称三层平板波导的TM空间辐射模

2.10对称三层平板波导空间辐射模的总结与讨论

2.1l非对称三层平板波导的TE衬底辐射模

2.12非对称三层平板波导的TM衬底辐射模

2.13非对称三层平板波导衬底辐射模的总结与讨论

2.14非对称三层平板波导的TE空间辐射模

2.15非对称三层平板波导的TM空间辐射模

2.16非对称三层平板波导空间辐射模的总结与讨论

参考文献

第3章多层平板波导

3.1非对称四层平板波导

3.2非对称五层平板波导

3.3对称五层平板波导

3.4对称五层W型波导

3.5多层平板波导

3.6周期折射率波导和多量子阱波导的递推法

3.7周期折射率波导和多量子阱波导的传输矩阵法

3.8周期折射率波导和多量子阱波导的平均折射率法

3.9周期折射率波导中的模式劈裂现象

3.10周期折射率波导中的等振幅基模

3.11多量子阱波导中的模式饱和现象

3.12多量子阱波导中的模式双折射

参考文献

第4章介电常数连续变化的平面波导

4.1TE和TM模的波动方程

4.2对称抛物型分布

4.3对称双曲型分布

4.4对称指数型分布

4.5非对称指数型分布

4.6WKB法

4.7对称抛物型分布的wKB分析

4.8对称双曲型分布的wKB分析

4.9对称指数型分布的wKB分析

4.10非对称指数型分布的wKB分析

4.11费米型分布的wKB分析

4.12微扰法

4.13有包层的抛物型分布的微扰分析

4.14对称四次多项式型分布的微扰分析

4.15变分法

4.16对称四次多项式型分布的变分分析

4.17多层波导分割法

参考文献

第5章条形波导

5.1条形波导和矩形波导

5.2横向亥姆霍兹方程

5.3Emmy模电磁场分量及其边界条件

5.4Emmx模电磁场分量及其边界条件

5.5矩形波导的Emmy导模

5.6矩形波导的Emmx导模

5.7矩形波导导模的总结及讨论

5.8远截止近似法

5.9矩形波导的有效折射率法

5.10脊形波导的有效折射率法

5.11加载条形波导的有效折射率法

5.12梯形波导的微扰法

参考文献

第6章介质吸收型波导

6.1波导的损耗

6.2介质吸收型三层平板波导

6.3介质吸收型矩形波导

6.4介质吸收型脊形波导

6.5介质吸收型周期折射率波导

6.6介质吸收型多量子阱波导

参考文献

第7章金属包层型波导

7.1金属的复介电常数

7.2金属的光频特性

7.3等离子体表面波

7.4金属芯型对称三层平板波导

7.5金属包层型对称三层平板波导

7.6金属包层型非对称三层平板波导

7.7金属包层型非对称四层平板波导

7.8MOS型五层平板波导

参考文献

第8章波导的辐射损耗

8.1高折射率衬底上的平板波导

8.2平板波导的端面耦合

8.3矩形波导的偏折

8.4波导的弯曲损耗

参考文献

第9章耦合模理论及应用

9.1耦合模方程

9.2周期性波纹波导

9.3布拉格反射滤波器

9.4周期性波纹增益波导

9.5分布反馈激光器

9.6双波导定向耦合器

9.7双平板波导定向耦合器的耦合系数

9.8双矩形波导定向耦合器的耦合系数

参考文献

第10章微环谐振器

10.1基本原理和基本功能

10.2波导间的弯曲耦合

10.3平行信道单环谐振滤波器

10.4平行信道并联双环谐振滤波器

10.5平行信道并联多环谐振滤波器

10.6平行信道串联双环谐振滤波器

10.7平行信道串联多环谐振滤波器

10.8竖直信道单环谐振波分复用器

10.9竖直信道串联三环谐振波分复用器

参考文献

第11章阵列波导光栅波分复用器

11.1基本原理和基本功能

11.2参数优化

11.3结构设计

11.4传输特性

11.5损耗特性

参考文献

第12章电光调制

12.1介电常数张量和折射率椭球

12.2电光效应和电光张量

12.3外加电场引起的折射率椭球的变化

12.4电场作用下晶体主轴坐标变换(一)

12.5相位调制器

12.6纵向振幅调制器

12.7电场作用下晶体主轴坐标变换(二)

12.8横向振幅调制器

12.9薄膜调制器

12.10双波导定向耦合调制器和光开关

参考文献

第13章非线性光波导

13.1介质的光学非线性

13.2NNN型三层非线性光波导

13.3LNL型三层非线性光波导

13.4NLL和NLN型三层非线性光波导

13.5NLL和NLN型三层非线性光波导的计算实例

13.6NLL型双芯非线性光波导

13.7NLN型非线性周期折射率光波导

参考文献

附录专业术语索引