弯曲圆波导matlab_弯曲波导结构设计
实验三:弯曲波导结构设计
一、实验目的:
1
、掌握弯曲波导的结构、工作原理
2
、了解弯曲波导的分析方法及其仿真技术
二、实验原理:
在以玻璃为代表的透明介质衬底的表面上,
附着上折射率比衬底略高、
厚度
可以与光波长相比较的薄膜,光就会被封闭于这种高折射率的薄膜层内构成波
导。
在二维光波导的情况下,
只有沿厚度方向对光是封闭的,
因此波导中的光可
以沿表面自由传播。
这么一来光就有可能因为衍射而被全部散失掉。
但是,
实际
上利用光波导组成光调制器和光开关的时候,
光沿表面方向也必须是封闭的,
光
波的分路、弯曲、耦合等也必须都能够控制,这就是三维光波导。
作为变换光路用的三维光波导器件,
弯曲波导占据重要地位。
其中,
弯曲半
径
R
越小,传输距离越短,越容易产生光路变换。但是弯曲波导的损耗随着弯
曲半径
R
的减小而增加。图
1
表示弯曲部分的导模场分布。在弯曲波导中,为
了使光波在传输过程中,
其波面不被破坏,
弯曲部分外侧波导光的相速度必须大
于内侧波导光的相速度。因此,在弯曲外侧所看到的光波中,在
c
r
r
部分的相
速度会超过光速。
这就意味着在
c
r
r
部分的光波在半径方向上存在着辐射损耗。
当设计弯曲波导时,
正确评估这部分辐射损耗至关重要。
假定在弯曲部分伴随着
辐射而造成的波导光衰减常数为
a
,在
1
aR
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