非对称条形波导.

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。

指导教师签名：年月日

系主任（或责任教师）签名：年月日

目录

目录 (1)

摘要 (2)

Abstract (3)

1.设计原理 (4)

1.1光波导的概念 (4)

1.2均匀介质薄膜波导 (5)

2．Rsoft CAD软件介绍 (8)

3．非对称波导绘制 (10)

4．非对称波导的仿真 (12)

4.1 仿真设置 (12)

4.1.1光路探测器设置 (12)

4.1.2 光源设置 (13)

4.2 仿真的结果 (14)

4.2.1 光路图分析 (14)

4.2.2 波导折射率分析 (15)

4.1.2 基膜仿真 (16)

5．总结 (17)

参考文献 (18)

摘要

本文研究的是非对称条形波导的模式计算和通过Beamprop软件进行的仿真，Beamprop是一款实用性非常强的，高度集成了计算机辅助设计和模拟仿真的专业软件，专用于设计集成光学波导元件和光路。

文章主要内容有包从理论上推导的非对称条形波导的模式计算，Beamprop 软件的介绍和利用BeamPROP软件对非对称条形仿真。我通过本次课程设计探究了非对称条形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，并且加深了对非对称条形波导的模式的理解。

关键词：非对称条形光波导；Rsoft CAD；仿真

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Abstract

The main contents of this paper is non-symmetric strip waveguide mode calculation and simulation carried out by Beamprop software, Beamprop is a practical, very strong, highly integrated computer-aided design and simulation professional software dedicated to the design of integrated optical waveguides and optical components.

The main content of the article is calculated theoretically has a bag of non-symmetric slab waveguide mode, Beamprop software introduction and use of asymmetric bars BeamPROP software emulation. I passed this course is designed to explore the asymmetric slab waveguide pattern classification and their characteristics, got some of its characteristics and simulation diagram simulation to verify the theory and deepened the asymmetric slab waveguide mode understanding.

Keywords: Asymmetrical strip waveguide; Rsoft CAD; simulation

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1.设计原理

1.1光波导的概念

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，常称这种波导为条形波导。最简单的条形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。

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条形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。

波导是一种用来约束或引导电磁波的结构。通常，波导专指各种形状的空心金属波导管和表面波波导，前者将被传输的电磁波完全限制在金属管内，又称封闭波导；后者将引导的电磁波约束在波导结构的周围，又称开波导。当无线电波频率提高到3000兆赫至300吉赫的厘米波波段和毫米波波段时，同轴线的使用受到限制而采用金属波导管或其他导波装置。波导管的优点是导体损耗和介质损耗小；功率容量大；没有辐射损耗；结构简单，易于制造。波导管内的电磁场可由麦克斯韦方程组结合波导的边界条件求解，与普通传输线不同，波导管里不能传输TEM模，电磁波在传播中存在严重的色散现象，色散现象说明电磁波的传播速度与频率有关。表面波波导的特征是在边界外有电磁场存在。其传播模式

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