平板波导技术综述论文

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波导论文

1 导行电磁波的分类图：任意界面的均匀波导把坐标的z 轴选作波导的轴线方向，这样波导的横截面就是x0y 平面，如图所示，同时做以下假设：（1）波导的横截面形状和媒质特性沿轴线z 不变化，即具有轴向均匀性。

（2）金属波导为理想导体，即γ= 。

波导内填充均匀、线性、各向同性的理想介质。

（3）波导内没有激励源存在，即0,0ρ==J 。

（4）电磁波沿z 轴传播，且场随时间作正弦变化。

在以上假设下，电磁场基本方程组的复数形式如下0j j ωεμω∇⨯=∇⨯=-∇⨯=∇⨯=H EE HH E （1）由此可以得到，电磁场的电场分量E 和磁场分量H 均满足齐次的波动方程222200k k ∇+=∇+=E E H H （2）式中k ωμε=是波数。

既然波导轴线沿z 方向，那么不论波的传播情况在波导内怎样复杂，其最终的效果只能是一个沿z 方向前进的导行电磁波。

因而可以把波导内电场分量E 和磁场分量H 写成(,)(,)zz E x y H x y e e γγ--==E H （3）其中E （x ，y ）和H （x ，y ）是待定函数。

γ为波沿z 方向的传播常数。

将（3）代入（2）式，得22(,)(,)0t c x y k x y ∇+=E E22(,)(,)0t c x y k x y ∇+=H H （4）这里22222tx y ∂∂∇=+∂∂是横向拉普拉斯算子。

式中 222c k k γ=+可以由方程（4）得到E （x ，y ）和H （x ，y ）各分量的标量波动方程。

也可先求解纵向场分z y x,εμ量的波动方程，得到两个纵向分量z E 和z H ，然后再根据电磁场基本方程组所求得所有横向分量。

纵向分量z E 和z H 满足的标量波动方程为222222222200z z c z z z c z E E k E x yH H k H x y∂∂++=∂∂∂∂++=∂∂ 由上述两个方程求得z E 和z H 后，即可从电磁场基本方程组的两个旋度方程得到四个横向场分量22221()1()1()1()z z x c z z y c z z x c z z y c E H E j k x y E H E j k y xE H H j k x yE H H j k x y γωμγωμγωμωεγ∂∂=-+∂∂∂∂=-+∂∂∂∂=--∂∂∂∂=-+∂∂上式中所有场量只与坐标x 和y 有关。

片上共面波导关键技术及其应用研究

片上共面波导关键技术及其应用研究一、本文概述随着微电子技术的快速发展，片上互连技术成为了制约高性能集成电路性能进一步提升的关键因素之一。

片上共面波导（Coplanar Waveguide，CPW）作为一种重要的微波传输线结构，在微波毫米波集成电路、高速数字电路以及微波单片集成电路等领域具有广泛的应用前景。

本文旨在深入探讨片上共面波导的关键技术及其在相关领域的应用研究，以期为高性能集成电路的设计和制造提供有益的参考和启示。

本文首先介绍了片上共面波导的基本结构和传输特性，包括其电磁场分布、传输损耗、色散特性等方面。

在此基础上，重点分析了片上共面波导的设计优化技术，包括介质材料选择、导体材料优化、线宽线距调整等方面，以提高其传输性能和集成度。

同时，本文还关注了片上共面波导的加工制造技术，包括光刻、刻蚀、金属化等工艺流程的优化和改进，以提高其制造精度和可靠性。

在应用研究方面，本文重点探讨了片上共面波导在微波毫米波集成电路、高速数字电路以及微波单片集成电路等领域的应用。

通过实例分析，展示了片上共面波导在提高电路性能、减小电路尺寸、降低制造成本等方面的优势。

本文还展望了片上共面波导在未来集成电路设计中的潜在应用和发展趋势，为相关领域的研究人员提供了有益的参考和借鉴。

本文旨在全面系统地探讨片上共面波导的关键技术及其应用研究，以期推动高性能集成电路技术的不断发展和创新。

二、片上共面波导的基本理论片上共面波导（Coplanar Waveguide, CPW）是一种广泛应用于微波和毫米波集成电路中的传输线结构。

其基本理论涉及电磁波在导体与介质分界面上的传播行为，以及导体结构对电磁波传输特性的影响。

CPW结构由中央导带和两侧的地带组成，所有导体均位于同一平面上，因此得名共面波导。

电磁波在CPW中的传播遵循麦克斯韦方程组，特别是在时谐场下，可以简化为亥姆霍兹方程。

通过求解该方程，可以得到电磁波在CPW 中的传播常数、相位常数、衰减常数等关键参数。

2-平板波导的电磁理论

即电场垂直于波传播方向的模式。
ε =ε = k0 ω = ε 0 µ0 2π / λ 0n ，
2
j = 1, 2,3
TE波的波动方程：
E ( x, z , t ) E ( x) exp[i (z t )] H ( x, z , t ) H ( x) exp[i (z t )]
2 3 2 2
NTE
1 2 2 n2 n3 (Vc arctan 2 2 ) n n 1 2 int
N total NTE NTM
小结：波动光学方法
• 波动理论是一种比几何光学方法更为严格的分析方法,其严格性在于:(1)从光波的本质特性──电磁波出发,通过求解电磁波所遵从的麦克斯韦方程,导出电磁场的场分布,具有理论上的严谨性;(2) 未作任何前提近似,因此适用于各种折射率分布的单模光和多模光波导。
光波导技术的广阔应用领域光波导技术有源无源器件光纤通信干线光交换接入网aondwdmoadmotdmfttcboh位移振动温度压力应变应力电流电压电场磁场流量浓度可以测量70多个物理化学量广告显示牌激光手术刀仪表照明工艺装饰电力输送光纤面板医用内窥镜潜望镜光子集成光电子集成集成光路光收发模块光接入模块光开关模块光放大模块信息获取信息传输信息处理其它应用作业
1. 波导的有效折射率 N
定义：由于：所以：
N / k0 k0 n2 k0 n1
n2 N n1
k0 n2
N n2
波导中导模截止条件：指数衰减场
2. 波导的归一化频率V
2 1/2 V k0 h(n12 n2 )
V ( , h, n)的物理意义？
广告显示牌激光手术刀仪表照明工艺装饰电力输送光纤面板医用内窥镜潜望镜

一种单色全息平板波导显示系统的研究

中图分类号：ＴＮ２６文献标志码：ＡＤＯＩ：１０．５７６８／ＪＡＯ２０１９４０．０２０１０１０
Ｓｔｕｄｙｏｎｍｏｎｏｃｈｒｏｍａｔｉｃｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃｐｌａｎａｒｗａｖｅｇｕｉｄｅｄｉｓｐｌａｙｓｙｓｔｅｍ
ＷＡＮＧＬｏｎｇｈｕｉ，ＷＡＮＧＧａｎｇ，ＨＵＡＮＧＬｉｑｉｏｎｇ，ＳＨＡＮＧＴｉｎｇｔｉｎｇ
第４０卷第２期０８２（２０１９）０２－０２４１－０５
应用光学ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＯｐｔｉｃｓ
Ｖｏｌ．４０Ｎｏ．２Ｍａｒ．２０１９
一种单色全息平板波导显示系统的研究
王龙辉，汪岗，黄丽琼，尚婷婷
（西安北方光电科技防务有限公司，陕西西安７１００４３）
摘要：设计了一种由耦出线性全息光栅和耦入体全息光栅组成的单色全息平板波导显示系统。该系统的工作原理是微型显示器发出的单色图像光波信息经过准直透镜后，通过耦入体全息光栅和耦出线性光栅把图像光波信息从平板玻璃的一端耦入，另外一端耦出，最终在出瞳位置进入人眼。介绍了全息光栅的特点，利用耦合波理论与Ｋ矢量闭合法理论推导全息光栅的视场角，同时介绍了全息光栅的设计方法，该方法是通过分束镜将激光分为物光波和参考光波，且按照一定的入射角度在全息干板上发生干涉来实现。模拟仿真结果表明：该系统显示视场角为１８°×１４°，出瞳距离为３０ｍｍ，传递函数ＭＴＦ在３０ｌｐ／ｍｍ时均在０．３以上，满足目视系统的使用要求，可以应用于新一代头盔显示系统中。关键词：光学设计；全息平板波导；全息光栅；视场角；显示系统

生物传感中平板光波导模式研究

ｂｏｅｓｒａｅｎｔｅｔｅｒｆｐａａｖｇｉｅｈｏｅｅｅｇｅｆｔｅｅａｅｃｎｉｌｓｉｉｓｎｏ，ｂｓｄｏｈｈｏｙｏｌｎｒｗａｅｕｄ，ｔｅｚｎｎｒｉｓｏｈｖｎｓｅｔｅｄｎｆ
物传感领域的应用，相同条件下比较了平面波导单模和多模２模式下消逝场区域能量的大在种小，并且用ＶＣ和Ｍａｌｂ工具模拟论证单模能量高于多模。论计算表明；ｔａ理单模和多模的荧光效率
分别为５８％和１７％，此计算中单模的荧光效率比多模的高。．３．５在因此，生物传感及其相关应用在
引言
近年来，板波导传感器在生物环境化学和材平料等领域越来越受到人们的关注。与光纤传感器相比ｕ］集成光波导传感器具有以下优势［。，：１）通
ａｄＴｅｈｏｏｙｏｉａ，Ｃｈｎｄ１０４，Ｃｈｎ）ｎｃｎｌｇｆＣｈｎｅｇｕ６０５ｉａ
ＡｂｔａｔＩｒｅｏｉｐｏｅｔｔｃｉｎｓｎｓｔｖｔｎｎｒａｅｈｅｐｓｓｅｄｏｈｅｓｒｃ：ｎｏｄｒｔｍｒｖｈｅｄｅｅｔｏｅｉｉｉｙａｄｉｃｅｓｔｅｒｓｏｎｅｐｅｆｔ
ｃｎｄｔｏｂｙｕｓｎｔｅｒｎｃｐｌ பைடு நூலகம் ｔｅｅｎｓｅｆｅｄｐｉｄＯｈｂｉｅｓｎｉｌｏｉｉｎｉｇｈｐｉｉｅｆｈｖａｅｃｎｔｉｌａｐｌｔｔｅｏｓｎｉｇｆｅｄ．ＩｉｅｔｓｐｏｖｄｈｔｔｅｅｒｏｔｅｉｇｌｏｅｓｇｒｔｎｈａｏｔｅｍｕｌｉｄｅｙＶＣａｄｒｅｔａｈｎｅｇｙｆｈｓｎｅｍｄｉｈｉｈｅｈａｔｔｆｈｔｍｏｂｎＭａｌｂ．Ｔｈｈｏｅｉａａｃａｉｎｉｄｉａｅｈｔｔｅｆｕｅｃｎｃｆｉｉｎｃｆｓｎｇｅｍｏｓｔａｅｔｅｒｔｃｌｃｌｕｌｔｏｎｃｔｓｔａｈｌｏｒｓｅｅｅｆｃｅｙｏｉｌｄｅｉ

自聚焦平板波导透镜及其应用

第35卷，增刊红外与激光工程2006年10月、，01．35Suppl em ent hl行a r ed and Las er E ngi ne er i ng O ct．2006自聚焦平板波导透镜及其应用刘德明，阎嫦玲，鲁平(华中科技大学光电子科学与工程学院，湖北武汉430074)摘要：介绍了一种新颖的自聚焦平板波导透镜(s冈儿)，利用几何光学方法分析了它的光学特性，得出其传输矩阵，并进行了特殊的结构设计。

介绍了实际制备这种透镜的工艺过程，并给出了光纤输出光束经1，4节距的自聚焦平板波导透镜之后输出的近场和远场光斑图，测试结果表明自聚焦平板波导透镜输出近场光斑在x—z平面内束宽为1153．3岫，与根据传输矩阵计算得出的束宽l153．2“m相符；最后介绍了自聚焦平板波导透镜的三种应用实例：LD阵列和光纤的耦合、s O A与单模光纤的耦合、光功率分束器和直波导阵列波导光栅。

关键词：自聚焦平板波导透镜；耦合；阵列波导光栅中图分类号：田屹56文献标识码：A文章编号：1007—2276(2006)增E．0084．07AnoV el s el fl oc pl ana r w aV egui de l ens and i t s appU ca t i ons●●-■1●l n l l br e ar r ay coupl l ngL—I U De—IIl i ng，1ⅫChang-l i Il g，LU Pi ng(hst i n他0f ol't od吲慨i csSc i∞∞andEngi neeri ng，H uazhonguIl i V e璐时ofSci en∞柚d伽hnol ogy．w uh锄4300r74。

al i l Ia)A bs咖ct：A∞V el sel五0c pl锄arw a vegui de1e ns(SPW L)，w l l i c h c衄be w i del y us ed as a coup l i ng l ens f or m e fi bre ar r ay，i s i11m)d uced i Il tl li s p印er_Fi r st i ts opt i c pr op er t y is anal yzed w i t l l r ay opt i c s and i ts r ay t m ci ng m at ri x is gai ned．N ext t11e s el fbc pl aI l ar w a V egui de I ens’s pra ct i c al f abri ca t i on process is de m onsm l t ed．Then a beaI I l nom a m ul t i m ode f i be r i s coupl ed i nt o a s el f oc p1锄ar w a ve gui de1ens0．25pi t ch10ng and pi ct ures O f t he f a r fi el d and ne ar f i e l d of t l le O ut put be锄ar e pr es ent ed；and t he、玩dt l l of t lle out put bea m’s ne ar f i e l d i n工一z pl ane i s m ea sur ed t o be1 153．3似n，w l l i ch i s c l ose t o m e com p ut at i on V al ue1153．2¨m a ccor di I l g t o i ts ra【y t m ci ng m a t ri x．F i nal l y’s e ver a l ex锄pl es of t he sel f i D c pl an ar w a V egui de l ens’s appl i cat i on：SoA and s i ngl e nl ode f i be r coupl i ng，L D ar r a y and6ber c O upl i ng，opt i c al pow er spl i t t er aI l d unb ent w a V e gui de A W G，a r e proposed．K ey w or ds：Sel五D c pl粕ar w a ve gui de kns；C0upl er；加rayed w aveg I l i de gral【i ng(AⅣG)0育由图1知，自聚焦平板波导透镜的芯层折射率在)，方向为均匀分布，而在工方向为抛物线分布，可知控制收疆日期：2006．08_08基金项目：国家自然科学基金项目(60477027)作者简介：刘德明(1957．)，男，湖北随州人，教授，博士，主要从事光电子器件与系统应用等的研究。

平板光波导综述

主要内容
1.普通介质平板光波导 2.表面等离子体平板波导
1
光纤是一种很常见的介质光波导，其截面为圆形，但在集成光学中，人们更感兴趣的是在芯片上集成平面光波导
图1.1 平板波导结构示意图（由覆盖层，导波层，衬底组成）
图1.2 条形波导结构示意图
2
平板波导由三层介质组成，中间层介质折射率最大，称为导波层。上下两层折射率较低，分别称为覆盖层和衬底层。当衬底层和覆盖层材料折射率相等时，称其为对称平板波导。

x
类似的，亥姆赫兹方程组的试探解可以写为：
A c e p ( x a ) , x a
E y A f cos(hx ),a x a
p 2 2 k02 nc2 q 2 2 k02 ns2
2 h 2 k02 n 2 f
As e

由于亥姆赫兹方程和薛定谔方程具有相同的形式，先回顾一维对称有限深势阱中电子的波函数:
对于有限深势阱的方程，其解不容易求出，但是其试探解的形式则相对简单。 x
( x ) Ae ( x 0) ( x) C cos(kx) / D sin(kx)(0 x a)
12
( x) Be ( x a)
H y ( x)
H y , Ez 分量连续然后，根据边界条件，x=a,-a处，
n2 f q tan(ha ) 2 ns h n2 f p tan(ha ) 2 nc h
n2 n2 f q f p 2ha m arctan( 2 ) arctan( 2 ) ns h nc h 这就是TM模的特征方程
H y ( x)
A sinh(k1 x),| x | a A sinh(k1a )e k 2 ( x a ) , x a

蜂窝状声子晶体平板波导模式特性研究

蜂窝状声子晶体平板波导模式特性研究作者：梁宸瑄陈晨来源：《科技创新与应用》2017年第01期摘要：文章设计了一种新型蜂窝状声子晶体平板体波导结构，利用有限元法，对蜂窝状声子晶体平板波导进行建模仿真，得到两个波导模式；然后分别对这两个波导模式的位移场分布进行分析，得到以两种不同的声源分别激发这两个波导模式的方法；最后微调波导结构，得到两种波导模式对应的能带与波导结构的关系。

关键词：蜂窝状声子晶体；声子晶体波导；有限元法引言声子晶体[1]（Phononic crystal）是由弹性材料人工周期性排列而成，由于布拉格散射作用，声子晶体呈现出声波禁带[2]，在禁带频率范围内，声波和弹性波无法通过。

近年来，引入缺陷态是声子晶体结构设计的热点，缺陷态包括点缺陷、线缺陷、面缺陷等。

缺陷结构既能禁止某一频段的声波传播，又起到了选频和定向作用。

线缺陷可以禁止某一频段的声波，也可让特定频率的声波沿设计路径高透射率通过，线缺陷的这一特性可用来设计声子晶体波导[3]。

本文首先模拟了完整二维蜂窝状晶格硅/空气声子晶体平板带隙频率范围；其次在完整二维蜂窝状声子晶体平板上引入一条线缺陷，构造出二维蜂窝状声子晶体平板波导，结合超晶胞方法，使用有限元法计算出波导的能带结构，并分析波导模式的位移场分布特性，找到可以分别激发不同波导模式的单色声源；最后微调声子晶体波导结构，分析微调后的声子晶体波导模式的能带所在频率范围，得到的二维蜂窝状声子晶体平板结构不仅可以独立激发波导模式，而且通过微调波导结构，波导模式的频率覆盖范围可以大幅度改变。

1 完整蜂窝状声子晶体平板研究构造二维蜂窝状声子晶体平板波导结构，首先应该构造完整的声子晶体平板，求出完整的声子晶体平板的能带图，并在能带图中找到禁带区域。

因为在理论上，波导模式对应的能带应该出现在完整的声子晶体平板能带的禁带处，因此，求解二维蜂窝状声子晶体平板波导结构的能带之前，应先求解完整的声子晶体平板的能带。

平板光子晶体本征模式研究（光学工程专业优秀论文）

国防科学技术大学研究生院学位论文摘要由于三维光子晶体加工困难，而平板光子晶体的加工相对容易并且保持了光子晶体的带隙特性（导模带隙），因而成为实现光子晶体多项应用的实际有效的方案。

本文探讨了研究平板光子晶体的各种理论方法，对比了各种方法的优缺点，以及目前的研究进展情况。

在此基础上，我们用平面波超元算法重复了前人对导模的计算结果，并在散射矩阵法的基础上，发展了一种新的搜索算法，来统一的解决平板光予晶体的本征模式问题。

平面波超元算法的结果表明：（１）平板光子晶体导模中存在带隙。

（２）平板光子晶体存在一个最佳厚度，使其导模带隙最大。

散射矩阵法的结果表明：（１）本文提出的新的搜索算法计算的导模的结果和平面波超元算法的计算结果相一致，辐射模式的结果和时域有限差分法的结果相一致，并能给出本征模式的场分布，而且在给定的搜索精度内，收敛很快，表明它是解决平板光子晶体本征模式的问题的强有效的方法。

（２）对对称平板光子晶体，新的搜索算法能根据入射场的对称性，对平板光子晶体的本征模式进行分类。

关键词：平板光子晶体，超元，时域有限差分，散射矩阵，导模，辐射模第页ＩＶ国防科学技术大学研究生院学位论文ＡＢＳＴＲＡＣＴＴｈｅｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｓｌａｂ．ａｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｈｉｃｈｉｓｍｏｒｅａｍｅｎａｂｌｅｔｏｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎｔｈａｎｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｓｗｉｔｈｆｕｌｌｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｂａｎｄｇａｐｓ，ｂｕｔｒｅｔａｉｎｓｏｒａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｓｍａｎｙｏｆｔｈｅｌａｔｔｅｒ’Ｓｄｅｓｉｒａｂｌｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｂｅｃｏｍｅｓａｌｌａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅｏｆｔｈｒｅｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｓｉｎｍａｎｙｎｏｖｅｌｄｅｖｉｃｅｓ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｐｌａｎｅｗａｖｅｍｅｔｈｏｄｗｉｔｈｓｕｐｅｒｃｅｌｔａｎｄｔｈｅｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ—ｍａｔｒｉｘｍｅｔｈｏｄａｒｅｕｓｅｄｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅｔｈｅｂａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｎｄｅｉｇｅｎｓｔａｔｅｓｏｆｔｈｅｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｓｌａｂｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｐｌａｎｅｗａｖｅｍｅｔｈｏｄｗｉｔｈｓｕｐｅｒｃｅｌｌｓｈｏｗｓ：（１）ＰｈｏｔｏｎｉｃｂａｎｄｇａｐｓｅｘｉｓｔｉｎｔｈｅｇｕｉｄｅｄｍｏｄｅｓｏｆｔｈｅｐｈｏｔｏｎｉｃＣｌｙｓｔａｌｓｌａｂｓ．（２）Ａｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｓｌａｂｈａｓａｎｏｐｔｉｍａｌｔｈｉｃｋｎｅｓｓ，ｗｈｉｃｈｍａｋｅｓｔｈｅｐｈｏｔｏｎｉｃｂａｎｄｇａｐｍａｘｉｍｕｍ，Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ．ｍａｔｒｉｘｍｅｔｈｏｄｓｈｏｗｓ：（１）Ｔｈｅｎｅｗｍｅｔｈｏｄｗｅｐｒｏｖｉｄｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｓａｃｃｏｒｄｔｏｔｈｅｐｌａｎｅｗａｖｅｍｅｔｈｏｄｗｉｔｈｓｕｐｅｒｃｅｌｌｉｎｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｔｈｅｇｕｉｄｅｄｍｏｄｅｓｏｆｔｈｅｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｓｌａｂｓ，ａｎｄａｃｃｏｒｄｔｏｔｈｅＦＤＴＤｍｅｔｈｏｄｉｎｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｔｈｅｌｅａｋｙｍｏａｅｓ（２）ＴｈｅｎｅｗｍｅｔｈｏｄｓｃａｎａｐｐｌｙｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｓｙｍｍｅｔｒｙｏｆｔｈｅｅｉｇｅｎｍｏｄｅｓＫｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｓｌａｂ，ｓｕｐｅｒｃｅｌｌ，ＦＤＴＤ，ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ—ｍａｔｒｉｘ，ｇｕｉｄｅｄｍｏｄｅｓ，ｌｅａｋｙｍｏｄｅｓ第ｖ页知识水坝为您整理独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我本人在导师指导下连行的研究工作及取得的研究成果。

平面晶体波导技术的研究与应用

平面晶体波导技术的研究与应用随着科技的不断发展，人们对于信息传输的需求也越来越高。

在现代通信中，光学通信技术已经被广泛应用，并且受到了越来越多的关注。

而平面晶体波导技术就是其中一项重要的技术。

本文将对平面晶体波导技术的研究和应用进行探讨。

一、平面晶体波导技术的定义平面晶体波导技术是一种基于平面和晶体结构的独特光学传输方式，它利用晶体的周期性结构改变光线传输的方式，实现了光的波导和传输。

因为其具有低损耗、高速度和高度集成等优点，被广泛用于光学通信、激光器、光谱分析等领域。

二、平面晶体波导技术的基础原理平面晶体波导技术的基础原理是基于布拉格反射定律和光衍射原理的。

晶体在光的作用下会发生衍射现象，因此光线在晶体中的传播会受到晶体的结构限制，进而形成波导功能。

在光线传输中，平面晶体波导技术可以实现纵向和横向的光的导向和调制，使光在波导中可以稳定、高速地传输。

三、平面晶体波导技术的分类根据平面晶体波导技术的结构形式和材料类型的不同，该技术可分为：1. 基于二元周期结构的平面晶体波导技术：该技术通过两类介质的周期性排列来产生衍射，实现光线的导向和传输。

这种技术通常使用高折射率材料（如二氧化硅）和低折射率材料（如氧化铌）来制作。

2. 基于三元周期结构的平面晶体波导技术：这种技术通常需要使用三类介质的周期性排列来实现光子晶体的构建，其优点是可以实现更加优异的性能，但也具有较高的制备难度。

四、平面晶体波导技术的应用平面晶体波导技术在很多领域都有着广泛的应用，包括：1. 光学通信领域：平面晶体波导技术可以将光信号进行精确定向和调制，实现光的快速传输和高效利用。

2. 可见光通信领域：由于可见光波长短，且频率高，因此其传输更加容易发生扩散和衰减。

平面晶体波导技术可以很好地解决这个问题，提高可见光通信的传输效率和质量。

3. 激光器制造领域：利用平面晶体波导技术可以精确控制激光器中的光束聚焦和偏转角度，使其具有更高的辐射效率和精准性。

《2024年基片集成波导技术的研究》范文

《基片集成波导技术的研究》篇一一、引言随着无线通信技术的快速发展，基片集成波导技术（Substrate Integrated Waveguide, SIW）在微波和毫米波电路中得到了广泛的应用。

该技术以其高集成度、高稳定性和低成本的优势，逐渐成为了射频领域研究的重要方向。

本文将对基片集成波导技术的研究进行深入的探讨。

二、基片集成波导技术概述基片集成波导技术是一种在印刷电路板（PCB）上实现的微波传输线技术，它采用平面结构设计，使得射频电路具有较高的集成度。

与传统的同轴线和矩形波导相比，SIW技术具有结构简单、体积小、易于制造等优点。

在毫米波和微波系统中，基片集成波导被广泛用于信号传输、耦合和辐射等功能。

三、基片集成波导技术的研究进展（一）理论研究早期对基片集成波导技术的研究主要集中在理论分析和建模上。

学者们通过电磁仿真软件（如HFSS）对SIW进行建模，分析了其传播特性和损耗特性，为后续的工程应用奠定了基础。

（二）工艺制造随着工艺技术的不断发展，基片集成波导的制造工艺也得到了不断优化。

从最初的厚膜工艺到现在的薄型PCB工艺，SIW的制造工艺已经越来越成熟，制造成本也在不断降低。

（三）应用领域基片集成波导技术在无线通信领域得到了广泛应用。

在5G 基站、卫星通信、雷达系统等领域，SIW技术都发挥着重要作用。

此外，SIW技术还被应用于生物医学、汽车雷达等领域。

四、基片集成波导技术的关键问题及解决方案（一）传输损耗问题由于基片材料和金属层的损耗，基片集成波导的传输损耗问题较为突出。

为降低传输损耗，可采用低损耗的介质材料和优化结构设计等措施。

此外，采用新型的表面处理技术也能有效降低传输损耗。

（二）信号泄漏问题由于SIW的结构特点，信号在传输过程中容易发生泄漏。

为解决这一问题，需优化波导壁的阻抗匹配设计，减小信号的反射和散射。

同时，在设计中要充分考虑结构的尺寸和布局等因素，避免可能产生信号泄漏的潜在问题。

五、展望未来研究趋势与挑战（一）研究方向与趋势未来，基片集成波导技术将进一步朝着小型化、集成化和多功能化方向发展。

通信技术中的波导传输技术解析

通信技术中的波导传输技术解析在通信技术领域中，波导传输技术是一种重要的信号传输方法。

通过合理设计和使用波导，可以实现高效的信号传输和通信网络的可靠性。

本文将对波导传输技术进行解析，并探讨其在通信领域中的应用。

波导是一种能够导向无线电波或光波传输的结构。

它通常由金属、玻璃或聚合物等材料制成，具有适合特定频率下波的传播特性。

波导内的电磁波被限制在波导内部传输，从而减小了信号的衰减和串扰，提高了信号的传输效率和质量。

波导传输技术在通信领域中的应用非常广泛，包括微波通信、光纤通信和毫米波通信等。

在微波通信中，波导用于传输微波信号，可以实现高速率的数据传输和远距离的通信。

光纤通信中的波导是光纤传输的关键，通过控制光在波导中的传播方式，实现光信号的高速传输和长距离传输。

毫米波通信中的波导则用于传输毫米波信号，可以实现高频率的信号传输，从而提供更大的带宽和数据容量。

波导传输技术的优点之一是它可以有效地控制和导向信号的传播。

与自由空间传播相比，波导传输可以减少信号的衰减和衍射，降低信号干扰和传输损耗。

波导传输还可以实现信号的定向传输，提高信号的聚焦度和传输效率。

这些优点使得波导传输在通信网络中得到广泛应用。

在实际应用中，波导的设计和制作是波导传输技术的重要环节。

波导的设计需要考虑波导的几何结构、材料特性和工作频率等因素。

合理的波导设计可以提供最佳的传输性能和损耗控制。

波导的制作通常采用金属加工、光刻和薄膜沉积等工艺，确保波导的精确性和稳定性。

这些工艺使得波导传输技术能够在实际应用中得到有效实施。

随着通信技术的不断发展，波导传输技术也在不断演进。

例如，在微波通信领域，传统的波导已经逐渐被微带线等新型传输介质所取代。

微带线具有更好的制作工艺和更大的设计灵活性，能够在集成电路中实现波导传输功能。

光纤通信领域也出现了更高性能和更灵活的光纤波导，例如光子晶体光纤和多模多芯光纤等。

这些新型波导传输技术为通信网络的发展带来了新的机遇和挑战。

对称平板波导的模式计算课程设计(论文)

目录摘要 (I)Abstract (II)1 设计目的及任务要求 (1)1.1 设计目的 (1)1.2 任务要求 (1)1.3 软件简介 (1)2原理分析 (2)2.1 均匀介质薄膜波导 (2)2.2 平面光波导 (3)2.3 平板波导的波动理论 (5)3 对称平面波导的BeamPROP仿真设置 (7)4 平面波导仿真图 (12)4.1 波导结构观察 (12)4.2 波导传输仿真 (12)4.3 不同模式仿真图 (13)5 总结 (17)参考文献 (18)摘要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。

最简单的平板型光波导是由沉积在衬底上的一层均匀薄膜构成，因而又叫做薄膜波导。

正如大家所熟悉的单层电路板，所有电路都位于基板的一个平面内一样。

本文从理论上推导了对称平板波导的模式计算,利用BeamPROP软件仿真，探究了对称平板波导的模式分类及各自特点，得到了其仿真特性和一些仿真图，验证了相关理论，并且加深了对对称平板波导的模式的理解。

关键词：波导模式计算仿真AbstractPropagating light beams can be guided, so that the energy of the beam in the horizontal direction is restricted, and to minimize losses and noise, such devices commonly referred to as an optical waveguide, the waveguide shortWhen the beam propagating in a medium, the medium due to absorption and scattering caused by the loss, due to the divergence caused by diffraction, these conditions could result in the central portion of the intensity of the beam attenuation constant. Therefore, it is necessary to design a device which can guide the propagating light beams, so that the energy of the beam in the horizontal direction is restricted, and to minimize losses and noise, such devices commonly referred to as an optical waveguide, the waveguide short . The simplest structure of the waveguide is formed by three homogeneous medium, the dielectric layer is called an intermediate layer or a dielectric layer of the waveguide core layer on both sides of the core is called the cladding. Dielectric constant than the dielectric constant of the core layer is clad on both sides of the core is slightly higher, so that the beam can be concentrated in the core layer transmission, and thus acts as guided waves. This distribution is steep waveguide dielectric constant change, also called step change, often referred to as a slab waveguide such a waveguide. The simplest type optical waveguide plate is deposited on the substrate by a layer of a uniform thin film, which is also known as a thin film waveguide.As you are familiar with the single circuit board, all circuits are located within the same plane of the substrate. Theoretically derived from the symmetric slab waveguide mode is calculated using BeamPROP software simulation, explores the symmetrical slab waveguide pattern classification and their characteristics, got some of its characteristics and simulation diagram simulation to verify the theory, and deepened the symmetry understanding slab waveguide modes.Keywords: computer simulation waveguide mode1 设计目的及任务要求1.1 设计目的培养较为扎实的光电子的理论知识及较强的实践能力；加深对光电器件的选型及光路形式的选择的了解；强化使用实验仪器进行电路的调试检测能力。

平板波导理论

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。

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是一条直线，在非均匀介质中的传输轨迹是一条曲直线。

用射线去代表光能量传输路线的方法称为射线光学。

射线光学是忽略光波长的光学，亦即射线理论是光波长趋于零的波动理论。

本章将应用射线光学的基本理论对三层平板波导加以分析，目的是对波导的导波原理和与之相关的某些物理概念为读者给出直观的物理意义和清晰的理解，并为以后运用波动光学理论分析各种结构光波导的模式特性打好基础。

1.1 模式类型我们把波导中所能传输的电磁场型称为波导的模式，在平板波导中存在两种基本模式，一种称为TE 模，另一种称为TM 模。

两种模式用光的电场和磁场的偏振方向来定义比较直观。

选择电场只沿平行于波导界面的方向偏振，此时电场垂直于光的传播方向，是横向的，因而把这种模式称为横电模，英文为Transverse Electric Mode ，取其字头称为TE 模。

平面波导技术及器件发展动态

平面波导技术及器件发展动态2004-08-22吴国锋中国电子科技集团第34研究所摘要本文介绍了平面波导技术及器件的发展情况，并概要指出了平面波导光器件的市场前景和发展方向。

关键词PLC、Polymer、InP、AWG1概述光波导是集成光学重要的基础性部件，它能将光波束缚在光波长量级尺寸的介质中，长距离无辐射的传输。

平面波导型光器件，又称为光子集成器件。

其技术核心是采用集成光学工艺根据功能要求制成各种平面光波导，有的还要在一定的位置上沉积电极，然后光波导再与光纤或光纤阵列耦合，是多类光器件的研究热点。

2技术种类按材料可分为四种基本类型：铌酸锂镀钛光波导、硅基沉积二氧化硅光波导、InGaAsP/InP光波导和聚合物（Polymer）光波导。

LiNbO3晶体是一种比较成熟的材料，它有极好的压电、电光和波导性质。

除了不能做光源和探测器外，适合制作光的各种控制、耦合和传输元件。

铌酸锂镀钛光波导开发较早，其主要工艺过程是：首先在铌酸锂基体上用蒸发沉积或溅射沉积的方法镀上钛膜，然后进行光刻，形成所需要的光波导图形，再进行扩散，可以采用外扩散、内扩散、质子交换和离子注入等方法来实现。

并沉积上二氧化硅保护层，制成平面光波导。

该波导的损耗一般为0.2-0.5dB/cm。

调制器和开关的驱动电压一般为10V 左右；一般的调制器带宽为几个GHz，采用行波电极的LiNbO3光波导调制器，带宽已达50GHz以上。

硅基沉积二氧化硅光波导是20世纪90年代发展起来的新技术，主要有氮氧化硅和掺锗的硅材料，国外已比较成熟。

其制造工艺有：火焰水解法（FHD）、化学气相淀积法（CVD，日本NEC公司开发）、等离子增强CVD法（美国Lucent公司开发）、反应离子蚀刻技术RIE多孔硅氧化法和熔胶－凝胶法（Sol-gel）。

该波导的损耗很小，约为0.02dB/cm。

基于磷化铟（InP）的InGaAsP/InP光波导的研究也比较成熟，它可与InP基的有源与无源光器件及InP基微电子回路集成在同一基片上，但其与光纤的耦合损耗较大。

波导工作总结

波导工作总结（实用版）编制人：__________________审核人：__________________审批人：__________________编制单位：__________________编制时间：____年____月____日序言下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

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二维宽度调制的平板波导光栅

二维宽度调制的平板波导光栅
二维宽度调制的平板波导光栅是一种特殊的光学元件，它通过在平板波导的宽度方向上施加调制来改变其光学特性。

这种调制可以是通过物理或化学方法在波导表面形成周期性结构，或者通过在波导内部引入折射率变化来实现。

在二维宽度调制的平板波导光栅中，光波在波导中传播时，会受到调制的影响，导致光波的衍射、干涉和散射等行为发生变化。

这种调制可以通过不同的方式实现，例如电子束曝光、激光干涉、纳米压印等。

二维宽度调制的平板波导光栅在光学通信、光谱学、生物检测等领域有广泛的应用。

它可以用来制造高性能的光学滤波器、光束转向器、光谱分析仪等光学器件，具有低损耗、高稳定性和易于集成的优点。

在设计二维宽度调制的平板波导光栅时，需要考虑调制的方式、波导的几何形状和材料、光的波长和偏振态等因素，并需要使用光波传播的波动方程进行理论分析和数值模拟。

在制作过程中，需要采用高精度的工艺控制技术，以保证光栅的结构精度和性能稳定性。