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湖南大学
2016 年 3 月;第八讲要点回顾 ;;思路: ;第九讲要点 ;无源,变化E?H: ;光波各向同性介质传播;单色平面波复数式 ;单色平面波复振幅复数表达式 ;单色平面波复振幅复数表达式 ;(3.10)单色球面波,时间因子分离变量,空间光振动,时间因子同,略,初相位0
单色球面波复振幅式(3.11);
E0常数,单位半径r=1波面振幅。E0/r球面波振幅,与传播r反比。能量守恒解。
与平面波(3.8)比较,差别波振幅。 ;能流密度S和能量密度变化率( ): ;相速度与群速度 ;奥地利物理学家哈斯,光速粒子机械运动v极限,机械波传速可光速,Vu=c2,V机械v,u与机械v相伴波动v
量子力学,进入原子团波包前端触发原子跃迁,群v光速不为奇。
1932年贝尔实验室发现“光子穿越势垒不需t”;
1991年意大利国家EM波研究院实验,微波通过波导管。管加长, 部分微波超光速穿过管。
奥地利维也纳技工大学,高频大功率激光脉冲实现高精度时间解析,不管势垒多厚,光子穿越时间定。
加州大学赵雷蒙新发明干涉仪,测光势垒v是c 1.7倍。
德布罗意波与粒子运动v关系,德布罗意波速V “相速度” , 德布罗意波时间角频率?相对空间角频率k瞬时变化v
d?/dk“群速度”: ;瑞利群速公式 ;?介质介电常数, ,?磁导数, ;一组 (2, 4, 6),H横向分量TM ;均匀各向同性,无源,无损和非磁介质,(4-3-1)两边取旋度,波动方程: ;平板波导传播性质,模场x函数, ;高斯光束;特点:
光束横切面强度变高斯分布,非均匀高斯球面波;
传播过程曲率中心不断变,束腰光斑最小,振幅最大,波阵面平面。
振幅横截面高斯分布,强度集中轴附近,离束腰远光束宽,振幅弱;
zk?02波阵面趋球面,等相面球面。 ;推出:波导层,满足 。 ;包层及衬底,电矢量随离薄层衰减,z向传播常数? 比 大,导波模成立条件: ;薄膜,导波横向驻波,跨膜厚d,相位变k1xd,特征方程k1xd-?2-?3=?m ;薄膜;振荡 振荡 衰减 ;b:振荡 振荡 衰减 ;与4-2-3平面波导模式几何模型比,4-3-1平面波导模式波动模型; ;;思路: ;第九讲要点 ;平板波导特点:
一方向x对光波约束,y向无约束光波传播。 ;一、矩形介质波导的物理模型
二、半导体波导理论 ;一、矩形介质波导的物理模型
二、半导体波导理论 ;不同规定,矩形波导周围材料不全同;
波导不镶嵌同衬底材料中,
波导及周围介质分9个区。 ;设:4包层区n2, n3, n4, n5略n1,波导传播光线近轴,沿z向传播;
光波电矢量E横截面内,x, y函数; ;消失波 ;弱波导(n1比n2, n3, n4, n5稍大),矩形介质波导传播模式分两类: ;仿平板波导,得:模式,模方程,导膜截止时模数,m阶导模截止?,m阶导模截止厚;
差别:平板波导y向不受限制,矩形波导x, y向都受限,复杂。 ;矩形波导三种TE模场分布及波导表面I分布 ;;矩形波导相速,?c截止波长 ;矩形波导内群速 ;;Thank You !
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