光电子学 (第四章11)
光电子技术课后答案
第二章:⒉在玻璃( 2.25,1)r r εμ==上涂一种透明的介质膜以消除红外线(0.75)m λμ=的反射。
⑴求该介质膜应有的介电常量及厚度。
⑵如紫外线(0.42)m λμ=垂直照射至涂有该介质膜的玻璃上，反射功率占入射功率百分之多少？⑴1.5n = 正入射时，当n =时，膜系起到全增透作用5 1.225n ==，正入射下相应的薄膜厚度最薄为 00.750.15344 1.225h m nλμ===⨯⑵正入射时，反射率为222200002222000022()cos ()sin 22()cos ()sin G G G G n n nhnhn n n n n n nh nhn n n n ππλλρππλλ-+-=+++正220022220002()cos 3.57%22()cos ()sin G G G nhn n n n nhnhn n n n πλππλλ-==+++⒌一束波长为0.5 m μ的光波以045角从空气入射到电极化率为20.6j ＋的介质表面上，求⑴此光波在介质中的方向（折射角）。
⑵光波在介质中的衰减系数。
⑴2123n =+=n = 由112sin sin n n θθ=得2sin 6θ=2arcsin 6θ= ⑵衰减系数72(0.6)0.6 1.310nr k πλ=-⨯-=⨯=⨯⒍输出波长λ＝632.8nm 的He-Ne 激光器中的反射镜是在玻璃上交替涂覆ZnS 和2ThF 形成的，这两种材料的折射率系数分别为1.5和2.5。
问至少涂覆多少个双层才能使镜面反射系数大于99.5％？设玻璃的折射率G n ＝1.5 由题意： 02220220()0.995()P H H LG P H H L Gn n n n n n n n n n λρ⎡⎤-⎢⎥⎢⎥=≥⎢⎥+⎢⎥⎣⎦正，，即22222.5 1.51()1.5 1.50.99752.5 1.51()1.5 1.5P P -≤-+ 即 250.0025() 1.5 1.99753P ⨯⨯≥25()532.73P≥ 212.3P = 7P ≈ 故至少涂覆7个双层。
光电子学教程
第四章 光辐射 在介质波导中的传播§4-1光在介质分界面上的反射与折射§4-2介质平板光波导的射线分析方法§4-5光纤中的射线分析 §4-7光纤的损耗与色散1主要内容• • • • • 平板波导的结构特点 平板波导的模式 导模的特点与模方程 导模的截至 渐变折射率平板波导2平板光波导结构：为三层平薄介质： • 中间一层是波导薄膜， 厚度d约为1～10μm, 折射率为n1，光在其中传播； • 底层为衬底，折射率为n2； • 上层为包层，折射率为n3； 包层通常为空气n3=1。
三层折射率的比较为n1>n2>n3；3•因为n1>n2>n3，当光在 薄膜与衬底及包层的界 面都发生全反射时，光 线在薄膜内以锯齿形光 路传播；n1和n2之差一般为10−3 ～10−1•因此，光波在平板波导 内沿z方向传播时，只在 x方向上受到限制，而y 方向不受限制。
4x一、平板波导的模式 平板波导的模式 下界面全反射临界角n3dn2n1 n( x)n2 θ12 = arcsin i（ ） n1 上界面全反射临界角 n3 （ ） θ13 = arcsin n1 Q n1 > n2 > n3 ∴θ12 > θ135考虑当入射角从 导中传播情况： •0~π2范围内光线在平板波（1） ）当 θ i > θ12 > θ13 时，薄膜里的光波在上 在 下界面都会发生全反射。
光波将被限制在薄膜内， ，与 导 ； 沿z轴方向传播，与此对应的电磁波称为导模xdn3包层 薄膜θiθi0n1n2z衬底(a）导模6•（2）当0 < θi < θ13 ，由衬底或包层射入到薄 膜内的光波在上下界面发生部分反射，因而将有 一部分光波进入到包层或衬底中。
这时，光波能 量未被限制在薄膜内，而是辐射到衬底和包层两 个半无限空间中，与此对应的电磁波为包层膜；n3包层θin1θi薄膜dz衬底n2(b)包层模7•（3）当 θ13 < θi < θ12 ，由衬底入射到薄膜内 由衬底 射到薄膜内 的光波，在上界面经全反射后又折射回到衬底 中 这样 光波也未被限制在薄膜中 而是辐 中，这样，光波也未被限制在薄膜中， 射到衬底半无限空间中，与此对应的电磁波称 为衬底模。
光电子技术基础与应用习题答案
7 第七章 光电显示技术（十三、十四、十五讲） 8 第八章 光通信无源器件技术（十六、十七、十八、十九讲） 9 第九章 光盘与光存储技术（二十、二十一、二十二讲） 10 第十章 表面等离子体共振现象与应用的探究（二十三讲） 11 第十一章 连续可调太赫兹超常材料宽带低损超吸收器（二十四讲）
8. 从麦克斯韦通式(2-28)出发，推导波动方程(2-44)。
1. 填空题：
第二章 习题答案(1)
第二章 习题答案(2)
第二章 习题答案(3)
6. 输出波长为＝632.8nm的He-Ne激光器中的反射镜是在玻璃上交替涂覆ZnS和 ThF2形成的，这两种材料的折射率系数分别为1.5和2.5。问至少涂覆多少个双层 才能使镜面反射系数大于99.5％？
6. 输出波长为＝632.8nm的He-Ne激光器中的反射镜是在玻璃上交替涂覆ZnS和 ThF2形成的，这两种材料的折射率系数分别为1.5和2.5。问至少涂覆多少个双层 才能使镜面反射系数大于99.5％？
7. 有m个相距为d的平行反射平面。一束光以倾角投射至反射面。设每一反射平面 仅反射一小部分光，大部分光仅透射过去；又设各层的反射波幅值相等。证明 当sin=/2d时，合成的反射波强度达到最大值，这一角度称为Bragg角。
第三章复习思考题(13)
4. 简述题 （8）简述光谱线展宽的分类，每类的特点与光谱线线型函数的类型。
第三章复习思考题(14)
4. 简述题 （8）简述光谱线展宽的分类，每类的特点与光谱线线型函数的类型。
4. 简述题
第三章复习思考题(15)
第三章复习思考题(16)
4. 简述题 （10）激光器按激光工作介质来划分可分为几类？各举出一个 典型激光器，并给出其典型波长、转换效率、典型优点。
光电子学课件(第4章)-光电子学(修订版)-阎吉祥-清华大学出版社
• 光纤激光器的基本结构
双包层光纤激光器
• 双包层光纤具有3层结构。最里面是折射率 为 的纤芯，由折射率为 的内包层包围，
内保层外面则是折射率为 的外包层。各
层的折射率满足关系
。一一个
标准双包层光纤的横截面及其折射率型如
图4-15（a）所示，为方便比较，图4-15（b）
给出标准单模光纤截面及分区折射率示意
• 4.2 几种稀土离子的能级和谱
• 概述
• 光纤激光器有时不能简单地称为3能级系统或4 能级系统，其性能往往介于二者之间。在距离 泵的浦粒端子较基近本的都区被域泵，浦泵到浦E2,信并号很较快强通，过基无态辐E射0上跃 迁射弛。豫回到到EE10，的由粒E子1向很E快0的又跃被迁泵产浦生到波E2长，为使E的0基辐 本保持为空能级，这与一般固体激光器的三能 级系统相似。
• 受激布里渊散射掺铒光纤激光器
Brillouin散射掺铒光纤激光器（BEFL）可望 获得高功率、高光束质量的激光输出。
BEFL的一种典型结构如图4-25所示。激光谐 振腔由掺铒光纤（EDF）环、一段单模光纤 （SMOF）及一个光隔离器组成。其中光隔离 器的作用是阻止Brillouin泵浦光进入EDF，从 而阻止Brillouin泵浦的注入锁定。
谐入射激光，使其对介质的电子吸收响应， 即将电子激发到实能级O或P，得到所谓共 振Raman散射，能级跃迁如图4-22所示。共 振散射的效率比非共振散射的高100倍以上。
• 受激Raman散射（SRS）
如果入射到样品上的激光不仅包含激发频 率 ，而且还包括Stokes频率 ，则后者将激发 频率为Stokes频率 的光散射，这一过程便称 为受激Raman散射（SRS），它比自发Raman 散射要强得多。图4-23是SRS的能级跃迁图。
光电子学完整PPT课件
.
未来是光通信的世界。
第一章 光波与电磁波
➢麦克斯韦方程组的积分形式 ➢高斯定理 斯托克斯定律 ➢麦克斯韦方程组的微分形式 ➢边界条件 ➢电磁波的性质 ➢电磁波谱
.
麦克斯韦方程组及其物理意义
E和H幅度成比例、复角相等
0E0 0H0
E H
电磁波的传播速度
v 1 k 00
C
1
00
3108.m/ s
介质中 真空中
为什么说光波是电磁波?
1) 根据麦氏方程推导, 电磁波在真空中的速度为
c 1 3.107 140 8ms
00
当时通过实验测得的真空中的光速也为 3108 m s
2) 根据麦氏方程: 电磁波在介质中的速度为
玻尔频率条件： h En Em 或 En Em
h
式中h为普郎克常数：
h 6 .6 2 1 3 0 J 4s
.
激光的基本原理、特性和应用 ——玻尔假说
原子能级
原子从高能级向低能 级跃迁时，相当于光 的发射过程；而从低 能级向高能级跃迁时， 相当于光的吸收过程； 两个相反的过程都满 足玻尔条件。
（对于非铁磁质）
v c
根据光学中折射率的定义，则
.
v c
nc vc vn
为什么说光波是电磁波?
如果光波是电磁波，比较上面两式：
v c 和v c
n
n
麦克斯韦 关系式
➢而当时测得的无极分子物质，按上式计算的折射率与测量的折射率 能很好的符合。 ➢当时测得的为有极分子物质，上式中的ε用光波频率时的值，则上式 就成立了。平时ε在低频电场下测量。 ➢所以麦克斯韦判定，光波是电磁波。
光电子学与光子学的原理及应用s.o.kasa chapter4课后答案
(le3vpe1)lsarnedsuthlteinrgemfraoimninvgareioleucstrdoinffse(r2enp5t)vwaliutheisnoqfumanl atunmd mmsetchhaat nciacnalarsusilgesn.edNtoot
e all
sixth excited transitions to
spins parallel has a lower energy than that with opposite electron spins as indicated in Figure 4Q1. These
two He states can excite Ne atoms to either the 2p54s1 or 2p55s1. There is then a population inversion between these levels and the 2p53p1 and between 2p55s1 and 2p54p1 which leads to the above lasing
electron these
energy levels are allowed as photon emission requires quantum number selection rules to be obeyed.
a Table 4Q1, shows some typical commercial He-Ne laser characteristics (within 30-50%) for various wavelengths. Calculate the overall efficiencies of these lasers.
光电子学
利用三个以光纤面板为输入输出窗口的像增强管可组成三级级联管，加上物镜、目镜和电源即组成第一代微 光夜视仪（夜间望远镜），可在星光或有云的黑夜里观察目标。利用通道电子倍增原理可制成二维通道列阵，即 所谓微通道板。将此板装在像增强管中的荧光屏前，即成为第二代微光管。它可以代替三级级联管组成第二代夜 视系统，具有防强光的优点。如将微光管与摄像管级联，则可组成微光电视。如将 X射线变像管与摄像管级联, 则可制成X射线电视机。用同样原理也可制成紫外线电视。当然，也可不采用级联，而将变像管或像增强管与摄像 管结合起来制成微光摄像管、X射线摄像管或紫外线摄像管。
辐射探测器
即光-电和光-光转换器，外光电效应和内光电效应。外光电效应就是光电子发射效应，利用这种效应的器件都是真 空电子器件。例如，光电倍增管，其光电阴极能将光信号转换成一维（时间）电子信号,经多次次级发射,电子倍 增电极把信号增强后从阳极输出。这种器件的灵敏度高，甚至可用它组成光子计数器，用以探测单个光子。已研 制成二维（空间）光子计数器，用以检测极微弱的光信息。又如像增强管，将 X射线或紫外线转换成光电阴极敏 感的光，或采用对红外线灵敏的光电阴极，它使成像光电阴极上的光图像发射出相应的光电子，这些光电子经加 速并成像后轰击荧光屏，输出可见光，发出更亮的光图像。它是一种光－光转换器件。
第三、要扩展人眼对光学过程的时间分辨本领，例如已经做到在几十飞秒（10^（-15）秒）内就可观察到信 息的变化。
光电子学的发展，依赖于光-电和电-光转换、光学传输、加工处理和存储等技术的发展。
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光电子学
技术学科
01 基本介绍
03 系统
目录
02 器件类别 04 应用
由光学和电子学结合形成的技术学科。电磁波范围包括X射线、紫外光、可见光和红外线。光电子学涉及将这 些辐射的光图像、信号或能量转换成电信号或电能，并进行处理或传送；有时则是将电信号再转换成光信号或光 图像。
光电子学教程 Chapter4-1
rTE
=
n1 cosθi n1 cosθi
− n2 + n2
cosθt cosθt
n1 cosθi + jn2
＝
n1 cosθi − jn2
(
n1 n2
sin θi
)2
−1
( n1 n2
sin θi
)2
−1
⎛ ⎜
令
⎝
=
n2 n1
⎞ ⎟ ⎠
= cosθi + j sin2 θi − n212 = e j2ϕTE cosθi − j sin2 θi − n212
4
圆柱形波导：光导纤维（光纤），长距离传输光信号。 芯层多为石英或塑料构成。 多根光纤组成光缆。 光纤通信、光纤传感。
5
6
光波导分析方法
⎧几何光学 ⎨⎩波动光学
几何光学（射线光学）：
优点是简单、直观说明光在波导中的传播特性，
无法进一步定量研究。
波动光学：从麦克斯韦方程及波动方程出发，建立光波在介 质波导中的电磁场分布方程，结合边界条件导出 传播模式的特征方程，讨论传播特性。
=
n2
sin θt
9
一、菲涅尔公式
反射波振幅B与入射波振幅A的关系：
B=r(λ )A r(λ )称为反射系数
反射系数的数值取决于入射角与光波的偏振态。
反射系数：反射波与入射波电场强度矢量振幅之比
TE偏振：电场矢量垂直于入射面，磁场矢量位于入射面内； TM偏振：磁场矢量垂直于入射面，电场矢量位于入射面内；
13
TE偏振为例，推导全反射相移公式：
全反射时θi > θc cosθt = 1− sin2 θt
sin θi
光电子学学习课件
Calculate the coherence length
lc
2
k (2 ) 2k ()
2 2 [n(2 ) n() ]
Phase-Matching
2. Second-Harmonic Generation
SHG inside Resonator
3. Parametric Oscillation
4. Frequency Up-Conversion
参考书：《光电子学基础》，李家泽，阎吉祥著，北京理工大学出版社
§8.0 Introduction to Nonlinear Optics
frequency 1, 2, 3
e(1) (z, t)
1 2
[
E1
(
z
)ei
(
1t
k1z
)
c.c.]
e(2 ) (z,t)
1 2
[
E2
(
z
)ei
(
2t
k
2
z
)
c.c.]
e(3) (z,t)
1 2
[
E3
(
z
)e
i
(
3t
k3
z
)
c.c.]
e e(1) (z, t) e(2 ) (z, t) e(3 ) (z, t)
direction.
eE (m02 x mDx2 )
Indicate at the same E, electron moves shorter length in positive direction
电子信息技术与光电子学
电子信息技术与光电子学第一章电子信息技术的基本概念电子信息技术是以电子学为基础的计算机科学技术的总称，广泛应用于信息处理、存储、传输等领域，包括计算机技术、通信技术、自动控制技术等方面。
随着信息化时代的到来，电子信息技术得到了广泛的应用和发展，成为现代社会的重要支柱之一。
电子信息技术主要包括以下三个方面：1.计算机技术：主要包括计算机硬件、软件和应用。
计算机硬件指的是计算机主机、显示器、键盘、鼠标等硬件设备；计算机软件指的是包括操作系统、数据库、应用软件、网络软件等计算机程序在内的各种软件系统；计算机应用是指计算机在各个领域的应用，比如数字化制造、网络安全、虚拟现实等。
2.通信技术：通信技术是实现信息传输和共享的技术手段。
它主要包括移动通信、有线通信、卫星通信等多种形式。
通信技术不仅广泛应用于生产生活中，还被用于国防、交通、地质探测、健康监测等领域。
3.自动控制技术：自动控制技术是对各类机械装置、工艺过程、产品质量进行控制的一种技术手段。
它主要应用于国防、能源、交通、化学等领域。
常见的自动控制设备包括传感器、执行器、电子控制器等。
第二章光电子学的概念及应用光电子学是将光、电子与物质相互作用的科学，是电子学和光学领域的交叉学科。
光电子学研究的是光与物质的相互作用机制、光电效应、半导体物理和器件等方面的问题。
光电子学有着广泛的应用前景，可以应用于制造光学仪器、激光器、半导体器件等诸多领域，尤其在高速数据传输、信息存储、电子游戏等领域中具有重要作用。
光电子技术的主要应用可以归纳为以下方面：1.制造光学仪器：如显微镜、光谱仪、光学望远镜等，用于天文、生物等领域的研究。
2.制造激光器：激光器是一种将电信号转化为光信号的装置。
它在制造电子产品和军事装备中具有重要作用，并且被广泛应用于医疗领域、金属制造、纺织、电力等行业中。
3.制造半导体器件：半导体器件在现代电子信息技术中的应用非常广泛，如集成电路、振荡器、半导体激光器、显示器、光电导管等。
光电子学第4章(lpl-)_图文-111页PPT文档资料
E 1 : basic state
energy grade at the top of valence band
E 2 : stimulated state
energy grade at the bottom of conduction band
Before
2n r L
The optical confinement factor (光波限制因子)
Active Region Confined optical wave
Dielectric Constant
pRegion
nRegion
Distance perpendicular to the cavity (z)
Rate for spontaneous emission
Rate for stimulated emission
Photon occupation number
When semiconductor stimulated by photons with I (h )
the stimulated radiation and the absorption both may occur.
random process emitting incoherent photons
(same in energy; different in phase and direction)
Stimulated emission:
emitting coherent photons
(same phase as the photons causing the emission)
5. Advanced structures: tailoring electronic structure
光电子学 (第四章1)
五、安贝尔位移
反射系数菲涅尔公式（物理光学）
[n1 cos i (n n sin i ) ]
2 2 2 1 2 2 [n1 cos i (n2 n12 sin 2 i ) ] 1 2 1 2
约定： E入射面，H位入射 面偏振态TE，TE波
TE波r系数：rTE
(4 1 3)
光EM场和波描述，辐射吸收和发射不重点，波与物质互作用唯象方式引入。
强光，两种理论等效！ 量子理论：
辐射场由辐射基元或光量子组成，光与物质互 作用光子和电子间能量交换。
光子通过电子在原子两能级间跃迁产生或湮灭。 光强弱到光子计数水平，量子理论解释现象。
为什么研究波导？
激光器用到光通信，大气传播激光束不能用于长距离通信；
E2 p E1 p 2 cos1 sin 2 2n1 cos1 sin(1 2 ) cos(1 2 ) n2 cos1 n1 cos 2
4-6光纤中电磁波 模式理论
4-7光纤损耗 与色散
4-8光波导装置 与应用
光波导材料及制备方法 1
结晶：刚玉 基片准晶 非晶
2
3
扩散 改性离子交换与 质子交换
真空蒸发镀膜 沉积 波导膜 非真空镀膜 外延生长
介电层光波导上世纪60年代实验观察， 后基于该现象光学元件问世。
原因：
激光空中传播，受雨、雪、灰尘、云雾散射、吸收衰减。 须设备，引导光传播，能量横截面受限，损耗最小——介质光波导。
4-1光在介质分界面上 反射与折射
4-2介质平板上光波导 射线分析方法
4-3平板波导电 磁理论
4-4矩形介质波导 基本概念
4-5光纤中射 线分析
4-6光纤中电磁波 模式理论
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4-7光纤损耗 与色散
4-8光波导装置 与应用
一、波导的制造 二、开关和调制器 三、干涉滤波器
1. 平板波导加工 2. 基片的制备 3. 波导膜的沉积与生长
4. 材料的改性 5. 刻 蚀 6. 金属板印刷
液体是所需材料化合物高纯熔融物，
固体小块籽晶。液体分子逐层附着表面，每层与前层正确相对位置。 如：Si片单晶炉提拉生长。数十kg电子学级Si入熔炉，射频诱导加 热器或电阻加热线圈将其熔化。熔炉与熔化Si不反应，以免掺杂质。
4-3平板波导电 磁理论
4-4矩形介质波导 基本概念
4-5光纤中射 线分析
4-6光纤中电磁波 模式理论
4-7光纤损耗 与色散
4-8光波导装置 与应用
一、波导的制造 二、开关和调制器 三、干涉滤波器
§4-4 矩形介质波导基本概念
§4-5 光纤中的射线分析（上、下） §4-6 光纤中电磁波模式理论 §4-7 光纤损耗与色散
§4-8 光波导装置与应用
第十五讲要点
1
2
3
波导制造 方法及改 性
光开关和调 制器
干涉滤波 器
4-1光在介质分界面上 反射与折射
4-2介质平板上光波导 射线分析方法
4-3平板波导电 磁理论
物理与微电子科学学院
School of Physics and Microelectronics Science
光电子学 第四章 光辐射在介质波导中的传播 第十七讲
湖南大学 物理与微电子科学学院，王玲玲 2016 年 3 月
第十六讲要点回顾
问题一：光纤的损耗有哪几种?
① 吸收损耗： 本征吸收损耗，紫外区吸收，电子跃迁引起； 红外区吸收，晶格振动及多声子过程引起； 过渡金属正离子和水氢氧根负离子； 熔融石英玻璃含水；原子缺陷吸收损耗;
4. 材料的改性 5. 刻 蚀 6. 金属板印刷
① 沉 积 ② 外延生长
图5 不同内置石英管位置，合金 nm线组分x, y与所处基底位置关系
(a) z1=0, z2=20 (b) z1=5, z2=15 (c) z1=10, z2=10
4-1光在介质分界面上 反射与折射
4-2介质平板上光波导 射线分析方法
② 耗散损耗： 线性散射损耗，瑞利散射，米氏散射； 非线性散射损耗；波导散射损耗； ③ 弯曲损耗： 弯曲处曲率半径越小，损耗越大；越长，损耗越大；
第十六讲要点回顾
问题二：什么是光纤的色散？
第十六讲要点回顾
问题三：光纤的色散有哪几种？哪些属于模内色散？哪些属于 模间色散？单模光纤与多模光纤分别由什么为主？
4-6光纤中电磁波 模式理论
4-7光纤损耗 与色散
4-8光波导装置 与应用
一、波导的制造 二、开关和调制器 三、干涉滤波器
1. 平板波导加工 2. 基片的制备 3. 波导膜的沉积与生长
4. 材料的改性 5. 刻 蚀 6. 金属板印刷
① 沉 积 ② 外延生长
基片准备好，制备波导膜。
方法： 沉积和外延生长。
靠近放置相应反应物石英管侧 呈较高比例，印证反应物浓度 梯度对ZnCdSSe组分影响
4-1光在介质分界面上 反射与折射
4-2介质平板上光波导 射线分析方法
4-3平板波导电 磁理论
4-4矩形介质波导 基本概念
4-5光纤中射 线分析
4-6光纤中电磁波 模式理论
4-7光纤损耗 与色散
4-8光波导装置 与应用
厚0.5mm，横向几cm， 结晶基片原料钢玉，大块晶体。 结晶：气液或非结晶固态相变。
Si 基铁电光波导示意图
4-1光在介质分界面上 反射与折射
4-2介质平板上光波导 射线分析方法
4-3平板波导电 磁理论
4-4矩形介质波导 基本概念
4-5光纤中射 线分析
4-6光纤中电磁波 模式理论
Si石Tm 1412℃，不纯物析出。熔炉石墨底座机械强度。
熔融在惰性气体Ar或真空进行。
Si 基铁电光波导示意图
4-1光在介质分界面上 反射与折射
4-2介质平板上光波导 射线分析方法
4-3平板波导电 磁理论
4-4矩形介质波导 基本概念
4-5光纤中射 线分析
4-6光纤中电磁波 模式理论
4-7光纤损耗 与色散
4-4矩形介质波导 基本概念
4-5光纤中射 线分析
4-6光纤中电磁波 模式理论
4-7光纤损耗 与色散
4-8光波导装置 与应用
一、波导的制造 二、开关和调制器 三、干涉滤波器
1. 平板波导加工 2. 基片的制备 3. 波导膜的沉积与生长
4. 材料的改性 5. 刻 蚀 6. 金属板印刷
① 沉 积 ② 外延生长
引起色散：材料色散，波导色散，模间色散； 模内色散：材料色散与波导色散（单模光纤）； 模间色散（多模光纤）。
第十六讲要点回顾
问题四：材料色散主要由什么决定？
第十六讲要点回顾
问题五：波导色散主要由什么决定？
波导色散：光纤几何特性使信号相位和群速度随变引起色散， 光纤结构引起，属模内色散；
基片按不同方位放置，取决气流方向//还是竖直， 与加热方式有关。
4-1光在介质分界面上 反射与折射
4-2介质平板上光波导 射线分析方法
4-3平板波导电 磁理论
4-4矩形介质波导 基本概念
4-5光纤中射 线分析
4-6光纤中电磁波 模式理论
4-7光纤损耗 与色散
4-8光波导装置 与应用
一、波导的制造 二、开关和调制器 三、干涉滤波器
4-4矩形介质波导 基本概念
4-5光纤中射 线分析
4-6光纤中电磁波 模式理论
4-7光纤损耗 与色散
4-8光波导装置 与应用
一、波导的制造 二、开关和调制器 三、干涉滤波器
20世纪60年代早期光波导现象，理论发展，装置问世。
但：有些装置未经受t考验，性能差淘汰；
有些局限，或仅应用潜在可能。
部分光波导装置应用成功。 领先掺钛铌酸锂（Ti:LiNbO3）， 适合波导，特大电光和声光系数。 商品化大块基片出售，易加工。 介绍波导 （1）制造工艺、 （2）装置结构、 （3）主要性能、 （4）应 用。
一、波导的制造 二、开关和调制器 三、干涉滤波器
1. 平板波导加工 2. 基片的制备 3. 波导膜的沉积与生长
4. 材料的改性 5. 刻 蚀 6. 金属板印刷
① 沉 积 ② 外延生长
图3 x, y含量与处基底位置关系 ，插图x, y实验数据 图4 与位置相关ZnxCd1-xSySe1-y nm线禁 带宽度与发射峰理论预期值（黑方 块）与实验数据（红三角形）对比； (a) 禁带宽度对比；
阳极 阴极
基片 靶
溅镀适合金属靶。
速率依赖靶性质，波导层较厚， 长沉积t.
4-1光在介质分界面上 反射与折射
4-2介质平板上光波导 射线分析方法
4-3平板波导电 磁理论
4-4矩形介质波导 基本概念
4-5光纤中射 线分析
4-6光纤中电磁波 模式理论
4-7光纤损耗 与色散
4-8光波导装置 与应用
② 恒T和湿度，可重复；
③ 净室人员穿特制衣服，设计使带进房间污染最小。 上措施—合格率—可靠性—使用寿命（联系）。
4-1光在介质分界面上 反射与折射
4-2介质平板上光波导 射线分析方法
4-3平板波导电 磁理论
4-4矩形介质波导 基本概念
4-5光纤中射 线分析
4-6光纤中电磁波 模式理论
4-7光纤损耗 与色散
两技术都派生不同方法，各 具优点。
基质表面性质通过扩散 或注入不同类物质变。
不需部分刻蚀法去除，基片 表面发生，表面部分区形成 一定图案，光刻技术。 光刻：材料沉积，
② 结晶层无应力外延生长技 术附加到结晶基质上。
材料去除。
多光电子装置基元m级，加工超净间进行。 ① 滤除灰尘颗粒空气，否光刻波导条纹现裂痕；
优点：生长晶体位错数。
长晶体，XRD晶轴定向，切片，刻蚀10m，去除切割和成形晶格缺陷。
表面抛光，得优于2m平面度。
Si 基铁电光波导示意图
4-1光在介质分界面上 反射与折射
4-2介质平板上光波导 射线分析方法
4-3平板波导电 磁理论
4-4矩形介质波导 基本概念
4-5光纤中射 线分析
沉积基片表面1m厚电介质或金 属膜：
① 真空蒸发：基片和镀膜材料置 真空罩，后者加热Tm，热能使 孤立原子逃离熔融物飞往基片， 附着表层。
靶
基片
② 类非真空镀膜：真空镀膜不同 射频溅镀法，镀膜室充N，Ar.
4-1光在介质分界面上 反射与折射
4-2介质平板上光波导 射线分析方法
4-3平板波导电 磁理论
4-5光纤中射 线分析
4-6光纤中电磁波 模式理论
4-7光纤损耗 与色散
4-8光波导装置 与应用
一、波导的制造 二、开关和调制器 三、干涉滤波器
1. 平板波导加材料的改性 5. 刻 蚀 6. 金属板印刷
基片正确定向，抛光和表面 净化，波导材料薄层附加到 基片表面。 ① 非晶材料， 直接沉积任何基片上；
(b) 发射峰对比。
4-1光在介质分界面上 反射与折射
4-2介质平板上光波导 射线分析方法
4-3平板波导电 磁理论
4-4矩形介质波导 基本概念
4-5光纤中射 线分析
4-6光纤中电磁波 模式理论
4-7光纤损耗 与色散
4-8光波导装置 与应用
一、波导的制造 二、开关和调制器 三、干涉滤波器
1. 平板波导加工 2. 基片的制备 3. 波导膜的沉积与生长
基片在镀膜材料附近，镀膜室充P 10-3-10-2乇Ar2；
交流射频E（13.56MH）作用，Ar 进入等离子态（离子与自由电子混 合）。 带正电荷Ar离子先轰击阴极靶使 其发射镀膜原子—溅射，入射快速 离子与静态原子间动量交换过程。 发射方向随机，大量原子 飞向基片附着表面。