光波导模式理论PDF电子书下载

第1章 波导的电磁和射线理论基础 1

1.1 麦克斯韦方程组 2

1.2波动方程 3

1.3亥姆霍兹方程 4

1.4横向亥姆霍兹方程 4

1.5电磁场的边界条件 6

1.6TE模电磁场分量及其边界条件 7

1.7 TM模电磁场分量及其边界条件 9

1.8平均能流密度和传输功率 11

1.9模式类型 13

1.10全反射相移 16

1.11穿透深度和有效波导芯厚度 18

1.12特征方程 21

1.13导模的传输与截止 23

1.14远截止近似法 25

1.15近截止近似法 28

1.16模式的正交性和归一化 29

参考文献 35

2.1对称三层平板波导的TE导模 36

第2章 三层平板波导 36

2.2对称三层平板波导的TM导模 41

2.3对称三层平板波导导模的总结及讨论 43

2.4非对称三层平板波导的TE导模 47

2.5非对称三层平板波导的TM导模 50

2.6非对称三层平板波导导模的总结与讨论 53

2.7辐射模互功率的一般公式 57

2.8对称三层平板波导的TE空间辐射模 60

2.9对称三层平板波导的TM空间辐射模 64

2.10对称三层平板波导空间辐射模的总结与讨论 66

2.11 非对称三层平板波导的TE衬底辐射模 68

2.12非对称三层平板波导的TM衬底辐射模 71

2.13非对称三层平板波导衬底辐射模的总结与讨论 74

2.14非对称三层平板波导的TE空间辐射模 76

2.15非对称三层平板波导的TM空间辐射模 79

2.16非对称三层平板波导空间辐射模的总结与讨论 81

参考文献 84

第3章 多层平板波导 86

3.1非对称四层平板波导 86

3.2非对称五层平板波导 91

3.3对称五层平板波导 94

3.4对称五层W型波导 103

3.5多层平板波导 105

3.6周期折射率波导和多量子阱波导的递推法 108

3.7周期折射率波导和多量子阱波导的传输矩阵法 113

3.8周期折射率波导和多量子阱波导的平均折射率法 115

3.9周期折射率波导中的模式劈裂现象 117

3.10周期折射率波导中的等振幅基模 118

3.11 多量子阱波导中的模式饱和现象 120

3.12多量子阱波导中的模式双折射 121

参考文献 123

第4章 介电常数连续变化的平面波导 124

4.1 TE和TM模的波动方程 124

4.2对称抛物型分布 126

4.3对称双曲型分布 130

4.4对称指数型分布 134

4.5非对称指数型分布 139

4.6 WKB法 141

4.7对称抛物型分布的WKB分析 144

4.8对称双曲型分布的WKB分析 145

4.9对称指数型分布的WKB分析 147

4.10非对称指数型分布的WKB分析 149

4.11费米型分布的WKB分析 150

4.12微扰法 153

4.13有包层的抛物型分布的微扰分析 156

4.14对称四次多项式型分布的微扰分析 159

4.15变分法 163

4.16对称四次多项式型分布的变分分析 165

4.17多层波导分割法 167

参考文献 170

第5章 条形波导 172

5.1条形波导和矩形波导 172

5.2横向亥姆霍兹方程 174

5.3 Eymn模电磁场分量及其边界条件 175

5.4Exmn模电磁场分量及其边界条件 178

5.5矩形波导的Eymn导模 181

5.6矩形波导的Exmn导模 185

5.7矩形波导导模的总结及讨论 188

5.8远截止近似法 192

5.9矩形波导的有效折射率法 194

5.10脊形波导的有效折射率法 196

5.11加载条形波导的有效折射率法 198

5.12梯形波导的微扰法 200

参考文献 203

第6章 介质吸收型波导 204

6.1波导的损耗 204

6.2介质吸收型三层平板波导 206

6.3介质吸收型矩形波导 214

6.4介质吸收型脊形波导 219

6.5介质吸收型周期折射率波导 223

6.6介质吸收型多量子阱波导 229

参考文献 233

第7章 金属包层型波导 234

7.1金属的复介电常数 234

7.2金属的光频特性 236

7.3等离子体表面波 239

7.4金属芯型对称三层平板波导 241

7.5金属包层型对称三层平板波导 246

7.6金属包层型非对称三层平板波导 252

7.7金属包层型非对称四层平板波导 259

7.8 MOS型五层平板波导 266

参考文献 272

第8章波导的辐射损耗 274

8.1高折射率衬底上的平板波导 274

8.2平板波导的端面耦合 285

8.3矩形波导的偏折 292

8.4波导的弯曲损耗 298

参考文献 304

9.1耦合模方程 305

第9章 耦合模理论及应用 305

9.2周期性波纹波导 308

9.3布拉格反射滤波器 314

9.4周期性波纹增益波导 317

9.5分布反馈激光器 320

9.6双波导定向耦合器 322

9.7双平板波导定向耦合器的耦合系数 329

9.8双矩形波导定向耦合器的耦合系数 332

参考文献 334

10.1基本原理和基本功能 335

第10章 微环谐振器 335

10.2波导间的弯曲耦合 339

10.3平行信道单环谐振滤波器 347

10.4平行信道并联双环谐振滤波器 352

10.5平行信道并联多环谐振滤波器 355

10.6平行信道串联双环谐振滤波器 361

10.7平行信道串联多环谐振滤波器 365

10.8竖直信道单环谐振波分复用器 369

10.9竖直信道串联三环谐振波分复用器 375

参考文献 382

第11章 阵列波导光栅波分复用器 384

11.1基本原理和基本功能 384

11.2参数优化 392

11.3结构设计 395

11.4传输特性 399

11.5损耗特性 409

参考文献 416

第12章 电光调制 417

12.1介电常数张量和折射率椭球 417

12.2电光效应和电光张量 422

12.3外加电场引起的折射率椭球的变化 425

12.4电场作用下晶体主轴坐标变换（一） 427

12.5相位调制器 434

12.6纵向振幅调制器 435

12.7电场作用下晶体主轴坐标变换（二） 437

12.8横向振幅调制器 444

12.9薄膜调制器 446

12.10双波导定向耦合调制器和光开关 448

参考文献 456

13.1介质的光学非线性 457

第13章 非线性光波导 457

13.2 NNN型三层非线性光波导 458

13.3LNL型三层非线性光波导 468

13.4 NLL和NLN型三层非线性光波导 470

13.5 NLL和NLN型三层非线性光波导的计算实例 476

13.6 NLL型双芯非线性光波导 481

13.7 NLN型非线性周期折射率光波导 485

参考文献 491

附录专业术语索引 493