光电技术（摘要）.ppt

光电子技术;1 矢量场的Helmholtz定理;Helmholtz定理明确回答了上述三个问题。即 任一矢量场由两个部分构成，其中一部分是无 散场，由旋涡源激发；并且满足： 另一部分是无旋场，由通量源激发，满足： ; 2 证明一个标量场的梯度必无旋，一个矢量场的旋度必无散。;对 存在单值函数 ，使得 ， ——势量场， ——势量场 的势函数;性质;所谓场是指带有某种物理量的空间。 数学语言描述为: 如果空间或部分空间中每一点对应于某一量的值，则这样的空间称为场。 ;１　数量场 如果对应的物理量是标量，这种场称为标场或数量场: 直角坐标系 柱坐标系 球坐标系 例如：温度场 ２　矢量场 对应的物理量是矢量，这种场称为矢量场： 直角坐标系 柱坐标系 球坐标系 例如：流速场、电场;6　积分形式的麦克斯韦方程组及其物理意义 (1): (2): (3): (4): 说明：式（1）：电荷可以单独存在，电场是 　有源的。式（2）：磁荷不可以单独存在，磁 　场是无源的。式（3）：变化的磁场产生电 　场。式（4）：变化的电场产生磁场。;7、微分形式的麦克斯韦方程组及其物理意义 在场矢量对空间的导数存在的地方，利 　用数学中的格林公式和斯托克斯公式积分形 　式的麦克斯韦方程组可写成微分形式 ： （5）： （6）： （7）： （8）：;物理意义： （5）式表明：磁感应强度（磁通密度）的 　变化会引起环行电场； （6）式表明：电位移矢量起止于存在自由 　电荷的地方； （7）式表明：磁场没有起止点； （8）式表明：位移电流和传导电流一样都 　能产生环行磁场。;无源有损耗区域中:;9 非均匀介质中的波动方程;10 理想介质中的均匀平面波;2.1 缓变振幅条件下的Helmholtz方程;将一个波长内的振幅变化用 来表示，则有：; 也就是说， ，即切向连续性。 假若所考虑的交界面为一平面，即设 x-y 平面，考虑一单色平面电磁波入射到交界面上，设在z = 0 平面的上、下方的介质不同，如图所示 ; 设入射波、反射波和折射波的电场强度为 ，波矢量分别为 、 。;把入射波、反射波和折射波写为： 同时由 可得磁场矢量为; 在 z=0 的平面上有一些边界条件，该平面上的一切点必须永远满足这些边界条件。这个事实意味着：在 z=0 处，所有场的空间和时间变化必须相同。因此，所有的相因子在 z=0 处必须相等，即在边界面上 E2t=E1t ，所以 要使该式成立，只有 ; 因为x、y、t 都是独立变量，必然有 由此可见：;讨论： a) ，这说明反射波、折射波的频率与入射波的频率相同。 b) 根据 ，假若 ，则必有 。这说明反射波和折射波与入射波 在同一平面内，这个面就称为入射面（入射波矢 与分界面的法线 所组成的平面）。 c) 根据 由此得到： ，即反射角=入射角。（反射定律） ; d) 根据 ，有 则 这就是折射定律 ;2.3全反射;2．全反射情况下 的表达式 ;复数;倏逝波;2.4当平面波投射到两种介质分界面时，将产生什么现象？用什么定律来说明？其表示式是什么？;3.0 水平极化波,垂直极化波 ;3.1根据均匀平面波的入射角θ1不同，薄膜波导中可产生哪三种类型的波？它们的产生条件是什么？;3.2 在介质波导中，导波在什么情况下处于截止状态？其导波截止的临界状态又是什么？; ;对?波; m=0、1、2、3…;3.4、波导的截止波长;代入色散方程可得：;对传输工作波长的几种情况讨论如下：;对称波导没有截止波长，任何波长得波均可在对称波导内传播。;3.5 均匀平面波;3.7晶体中D与E的关系、光线椭球;用x,y,z代替Ｅ1/R,E2/R,E3/R,则上式可以写为;１）椭球上任一点的坐标x,y,z(X,Y,Z)对应于E