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光波导结构
资料介绍
一、基本概念
光波导是一种能够限制和引导光在其内部或表面传播的光学结构，其核心原理基于光的全内反射（Total Internal Reflection, TIR）或光子带隙效应。通过设计特定的几何形状和折射率分布，光波导可将光信号约束在微米甚至纳米尺度的空间内传输，广泛应用于光通信、集成光学、传感器等领域。
二、主要类型及结构特征
1. 平面光波导（Planar Lightwave Circuit, PLC）
• 结构组成：由衬底（低折射率）、芯层（高折射率，厚度几微米）和包层（低折射率）构成的三层平面结构。
• 光传播方向：光沿平行于衬底平面的方向传输，在芯层与包层界面发生全内反射。
• 典型应用：光分路器、阵列波导光栅（AWG）、光开关等集成光学器件。
2. 条形光波导
• 结构特征：芯层在横向（宽度方向）和纵向（厚度方向）均被低折射率材料包围，形成矩形或脊形截面。矩形波导芯层完全被包层包裹，脊形波导则芯层部分突出于衬底。
• 束缚能力：比平面波导更强，可实现光的二维限制，适用于高密度集成光路。
3. 光纤波导
• 结构分类：
- 阶跃折射率光纤：芯层折射率均匀，与包层折射率形成突变界面。
- 渐变折射率光纤：芯层折射率从中心向外沿径向逐渐降低，光沿正弦曲线传播。
• 核心参数：芯径（单模光纤约9-10μm，多模光纤50-62.5μm）、数值孔径（NA）决定收光能力。
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