介质平板波导

第一章 平板波导的射线理论

光束在介质中传输时，由于介质的吸收和散射而引起损耗，由于绕射而引起发散，这些情况都会导致光束中心部分的强度不断地衰减。因此，有必要设计制作某种器件，它能够引导光束的传播，从而使光束的能量在横的方向上受到限制，并使损耗和噪声降到最小，这种器件通常称为光波导，简称波导。结构最简单的波导是由三层均匀介质组成的，中间的介质层称为波导层或芯层，芯两侧的介质层称为包层。芯层的介电常数比芯两侧包层的介电常数稍高，使得光束能够集中在芯层中传输，因而起到导波的作用。这种波导的介电常数分布是陡变的，也称为阶梯变化的，常称这种波导为平板波导。

对光波导特性的分析，应用两种理论，即射线光学理论和波动光学理论。射线光学理论的优点是对平板波导的分析过程简单直观，对某些物理概念能给出直观的物理意义，容易理解。缺点是对于结构复杂的多层波导射线光学理论不便于应用，或只能得出粗糙的结果。一般而言，若想全面、正确地分析各种结构的光波导的模式特性，还必须采用波动理论。

光射线，简称射线或光线，可以这样理解：一条很细很细的光束，它的轴线就是光射线。它的方向沿着光能流的方向。光线与光束是不同的，光线是无限细的，光束则有一定的尺寸。光线在均匀介质中的传输轨迹

课程设计任务书

学生姓名： 许文军 专业班级： 电子0901班 指导教师： 葛华 工作单位： 信息工程学院

题 目: 初始条件：

计算机、beamprop软件

要求完成的主要任务:

1、课程设计工作量：2周 2、技术要求：

（1）学习beamprop软件。

（2）设计对称平板波导的模式计算。

（3）对对称平板波导的模式计算进行beamprop软件仿真工作。

3、查阅至少5篇参考文献。按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。

武汉理工大学《光电子技术》课程设计说明书

时间安排：

2012.6.25做课设具体实施安排和课设报告格式要求说明。 2012.6.25-6.28学习beamprop软件，查阅相关资料，复习所

设计内容的基本理论知识。

2012.6.29-7.5对对称平板波导的模式计算进行设计仿真工

作，完成课设报告的撰写。

2012.7.6 提交课程设计报告，进行答辩。

II

武汉理工大学《光电子技术》课程设计说明书

课程设计任务书

学生姓名： 专业班级： 电子0903班

指导教师： 娄 平 工作单位： 信息工程学院

题 目: 非对称平板波导的模式计算 初始条件：

计算机、beamprop软件(或Fullwave软件)

要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写

等具体要求）

1、课程设计工作量：2周 2、技术要求：

（1）学习beamprop软件(或Fullwave软件)。 （2）设计非对称平板波导的模式计算

（3）对非对称平板波导的模式计算进行beamprop软件仿真工作。

3、查阅至少5篇参考文献。按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。

时间安排：

2012.6.25做课设具体实施安排和课设报告格式要求说明。

2012.6.25-6.28学习beamprop软件(或Fullwave软件)，查阅相关资料，复习所设计内容的基本理论知识。

2012.6.29-7.5对非对称平板波导的模式计算进行设计仿真工作，完成课设报告

的撰写。

2012.7.6

一、电介质的极化现象

将平行平板电容器放在密闭容器中，极间抽成真空，然后在极板上施加直流电压U，这时极板上聚积有正、负电荷，其电荷量为Q0，然后把一块固体介质(厚度与极间距离相等)放在极间，施加同样的电压，就可以发现极板上的电荷增加到Q0＋Q’。这是由电介质极化现象造成的：即在外施电场作用下，此固体介质中原来彼此中和的正、负电荷产生了位移，形成电矩，使介质表面出现束缚电荷，相应地便在极板上另外吸住了一部分电荷Q’，所以极板上电荷增多，并造成电容量的增加。平行平板电容器在真空中的电容量为：

C?二、电介质的极化类型

Q?A? Ud1、电子式极化 如图1所示，当物质原子里的电子轨道受到外电场的作用时，它相对于原子核发生位移而形成极化，这就是电子极化。电子极化存在于一切气体、液体及固体介质中。其特点为：(1)形成极化所需时间极短，故εr不受频率变化影响。(2)具有弹性，当外加电场去掉后，依靠正、负电荷间的吸引力，作用中心又马上会重合在一起而整个呈现非极性，所以这种极化没有损耗。

dE

图1 电子式极化

2、离子式极化 固体无机化合物多数属于离子式结构。无外电场时，大量离子对的偶极距相互

课程设计任务书

学生姓名： 专业班级： 电子 班 指导教师： 洪建勋 工作单位： 信息工程学院

题 目: 非对称条形波导的模式计算 初始条件：

计算机、beamprop软件

要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写

等具体要求）

1、课程设计工作量：2周 2、技术要求：

（1）学习beamprop软件。 （2）设计非对称条形波导的模式计算

（3）对非对称条形波导的模式计算进行beamprop软件仿真工作。

3、查阅至少5篇参考文献。按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。

时间安排：

2013.12.9做课设具体实施安排和课设报告格式要求说明。

2013.12.10-2013.12.14学习beamprop软件，查阅相关资料，复习所设计内容的基本理论知识。

2013.12.-2013.12.19对非对称平板波导的模式计算进行设计仿真工作，完成 课设报告的撰写。

2013.12.20提交课程设计报告，进行答辩。

介绍慢光的进展

Ｖ０１．４４，Ｎｏ．１０

光子晶体

０ｃｔ２００７

光予晶体波导慢光技术

ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＳｌｏｗＬｉｇｈｔｉｎＰｈｏｔｏｎｉｃＣｒｙｓｔａｌ

Ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ

掌蕴东翁文喻波袁萍

ｆ哈尔滨Ｉ：业大学光电子技术研究所可调谐激光技术国家级重点实验室，哈尔滨ＺＨＡＮＧＹｕｎｄｏｎｇ，ＷＥＮＧＷｅｎ，ＹＵＢｏ，ＹＵＡＮＰｉｎｇ（ＳｔａｔｅＫｅｙ

Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ

ｏｆＴｕｎａｂｌｅＬａｓｅｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＯｐｔｏｅｌｅｃｔｒｍｉｃｓ，Ｈａｒｂｉｎ

Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ

ｏｆ

Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ

Ｈａｒｂｉｎ１５００ｓ０）

摘要介绍了光子晶体波导中慢光产生的基本原理，指出目前慢光传输的主要测量手段及热点研究问题，对

三种常见的光子晶体波导优化结构进行了简单介绍。

关键词光子晶体；慢光；波导；光延迟线

Ａｂｓｔｒａｃｔ

Ｔｈｅ

ｍｅｃｈａｎｉｓｍ

ｏｆ

ｓｌｏｗａｎｄ

ｌｉｇｈｔｇｅｎｅｒａｔｅｄｐｒｏｂｌｅｍｓ

ｏｆｓｌｏｗ

ｉｎ

ｐｈｏｔｏｎｉｃｌｉｇｈｔ

ｃｒｙｓｔａｌ

ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ

ａｒｅ

ｉｓ

ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ｍａｉｎ

ｉｍｐｒｏｖｅｄ

ｍｅａｓｕｒｉｎｇ

ｍｅｔｈｏｄｓ

ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ

ａｒｅ

ｐｏｉｎｔｅｄ

ｏｕｔ．Ｔｈｒｅｅ

ｃｏ

介绍慢光的进展

Ｖ０１．４４，Ｎｏ．１０

光子晶体

０ｃｔ２００７

光予晶体波导慢光技术

ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＳｌｏｗＬｉｇｈｔｉｎＰｈｏｔｏｎｉｃＣｒｙｓｔａｌ

Ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ

掌蕴东翁文喻波袁萍

ｆ哈尔滨Ｉ：业大学光电子技术研究所可调谐激光技术国家级重点实验室，哈尔滨ＺＨＡＮＧＹｕｎｄｏｎｇ，ＷＥＮＧＷｅｎ，ＹＵＢｏ，ＹＵＡＮＰｉｎｇ（ＳｔａｔｅＫｅｙ

Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ

ｏｆＴｕｎａｂｌｅＬａｓｅｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＯｐｔｏｅｌｅｃｔｒｍｉｃｓ，Ｈａｒｂｉｎ

Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ

ｏｆ

Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ

Ｈａｒｂｉｎ１５００ｓ０）

摘要介绍了光子晶体波导中慢光产生的基本原理，指出目前慢光传输的主要测量手段及热点研究问题，对

三种常见的光子晶体波导优化结构进行了简单介绍。

关键词光子晶体；慢光；波导；光延迟线

Ａｂｓｔｒａｃｔ

Ｔｈｅ

ｍｅｃｈａｎｉｓｍ

ｏｆ

ｓｌｏｗａｎｄ

ｌｉｇｈｔｇｅｎｅｒａｔｅｄｐｒｏｂｌｅｍｓ

ｏｆｓｌｏｗ

ｉｎ

ｐｈｏｔｏｎｉｃｌｉｇｈｔ

ｃｒｙｓｔａｌ

ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ

ａｒｅ

ｉｓ

ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ｍａｉｎ

ｉｍｐｒｏｖｅｄ

ｍｅａｓｕｒｉｎｇ

ｍｅｔｈｏｄｓ

ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ

ａｒｅ

ｐｏｉｎｔｅｄ

ｏｕｔ．Ｔｈｒｅｅ

ｃｏ

第1章 波导的模式

1. 简述光波导模式理论在优化设计和分析模拟光波导器件方面的重要性。

光波导是许多光电子器件的基本结构，如滤波器、波分复用器、路由器、波长变换器、调制器、开关、放大器、激光器等等，这些光电子器件在光通信网络中具有十分广泛的应用。在优化设计和分析模拟这些光电子器件时都要涉及到有关光波导模式的基本理论，因此了解和掌握光波导模式理论就显得十分重要。

2. 光波导是怎样的一种器件？

我们知道，光束在介质中传输时，由于介质的吸收和散射而引起损耗，由于衍射而引起发散，这些情况都会导致光束中心部分的强度随传输距离的增大不断地衰减。光波导是这样一种器件，它能使光束的能量在横的方向上受到限制，从而能够引导光束沿特定的方向传输，并使损耗和噪声降到最小。光波导简称波导。

3. 简述三层平板波导的基本结构。

结构最简单的波导是由三层均匀介质组成的，中间的介质层称为波导层或芯层，芯层两侧的介质层称为包层或限制层。芯层的折射率要比两侧包层的折射率大，使得光束能够集中在芯层中传输，从而起到导波的作用。

令?1、?2、?3分别为波导芯、下包层和上包层的相对介电常数，n1、n2、n3分别为相应的折射率。当n1、n2、n3各自为常数时，称为陡变式折射率分布

大气波导特性开通验证

1. 功能介绍

大气波导远端干扰抑制

低空大气波导效应下，电磁波如同在波导中传播一样，传播损耗很小，可以绕过地平面，实现超视距传输。当远处eNodeB达到一定的高度时，远处eNodeB的大功率下行信号可以产生远距离传输到达近处eNodeB。由于远距离传输时间超过上下行保护间隔，远处eNodeB的下行信号在近处eNodeB的接收时隙被近处eNodeB收到，从而干扰了近处eNodeB的上行接收，产生远端同频干扰，导致网络KPI下降。

eNodeB在一定周期内检测上行子帧每个PRB上的干扰噪声平均值，根据该平均值的大小，对上行功控策略、接入信令调度策略做相应调整，并对信道估计结果进行修正，以减小大气波导远端干扰对网络KPI的影响。

2. 开通要求与影响

依赖特性

特性ID TDLBFD-00100701 特性名称 上下行子帧配置类型1和类型2 ? ? 依赖说明 上下行子帧配比类型1和类型2支持同信道和邻信道干扰检测与识别功能。 只有上下行子帧配比类型2支持大气波导远端干扰抑制功能。 TDLBFD-00100302 TDLBFD-00100401 10/20MHz载波带宽 普通循环前缀 干扰检测与抑制只支持10/20MHz载波带

多孔介质燃烧技术

1 多孔介质燃烧技术

加入多孔介质的燃烧器由于对流，导热和辐射三种换热方式的存在，使燃烧区域温度趋于均匀，保持较平稳的温度梯度。在燃烧稳定的同时还具有较高的容积热强度。与自由空间燃烧相比，预混气体在多孔介质中的燃烧具有功率密度大，调节范围广，污染物排放低和结构紧凑等优点。多孔介质预混燃烧特点是燃烧设备的热效率较高，其原因有以下两个方面：①燃气与空气预先充分混合, 在过剩空气很小的情况下也可达到完全燃烧, ②由于辐射作用, 多孔介质的高温后部对低温的前部进行加热, 从而达到对未反应的燃气混合物的预热作用, 加快了燃烧速度。因此对多孔介质传热传质和燃烧的研究具有重大的学术价值，已成为当前最活跃最前沿的研究领域之一[1]。

传统的气体燃料燃烧主要是以自由火焰为特征的燃烧。这种燃烧需要较大的空间，火焰周围温度梯度大，容易产生局部高温。当温度高于1500℃时，NOx生成变得明显[2]。由于NOx的剧毒性，减少其排放也显得非常重要。传统燃烧器的换热器主要以烟气辐射和对流换热为主，换热系数小。

多孔介质燃烧技术是一种新颖独特的燃烧方式[3]。其与自由空间燃烧的区别在于：（1）多孔介质的空隙率很大相对于自由空间有较大的固体表面积，