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光波导

发布时间: 2021-09-20 13:39:27

Ⅰ 为什么要进行光纤与光波导的耦合有几种方法

因为把光从光纤耦合后才能连接进波导。

耦合是指两个或两个以上的电路元件或电网络等的输入与输出之间存在紧密配合与相互影响,并通过相互作用从一侧向另一侧传输能量的现象。
耦合作为名词在通信工程、软件工程、机械工程等工程中都有相关名词术语。
耦合主要分为以下几种:

多场耦合
现实工程中,物理场是许多的

,温度场,引力场,湿度场等等均属于物理场,而我们要解决的许多问题是这些物理场的叠加问题,因为这些物理场直接是相互影响的。比如炼钢的时候温度高低对于应力分布就有影响。这种多个物理场相互叠加的问题就叫做多场耦合问题,也是一种耦合。

能量耦合
如变压器的初级与次级之间的能量耦合。

数据耦合
一个模块访问另一个模块时,彼此之间是通过简单数据参数(不是控制参数、公共数据结构或外部变量) 来交换输入、输出信息的。

标记耦合
一组模块通过参数表传递记录信息,就是标记耦合。这个记录是某一数据结构的子结构,而不是简单变量。其实传递的是这个数据结构的地址;

控制耦合
如果一个模块通过传送开关、标志、名字等控制信息,明显地控制选择另一模块的功能,就是控制耦合。

外部耦合
一组模块都访问同一全局简单变量而不是同一全局数据结构,而且不是通过参数表传递该全局变量的信息,则称之为外部耦合。

公共耦合
若一组模块都访问同一个公共数据环境,则它们之间的耦合就称为公共耦合。公共的数据环境可以是全局数据结构、共享的通信区、内存的公共覆盖区等。

内容耦合
当一个模块直接修改或操作另一个模块的数据,或者直接转入另一个模块时,就发生了内容耦合。此时,被修改的模块完全依赖于修改它的模块。如果发生下列情形,两个模块之间就发生了内容耦合
(1) 一个模块直接访问另一个模块的内部数据;
(2) 一个模块不通过正常入口转到另一模块内部;
(3) 两个模块有一部分程序代码重叠(只可能出现在汇编语言中);
(4) 一个模块有多个入口。

非直接耦合
两个模块之间没有直接关系,它们之间的联系完全是通过主模块的控制和调用来实现的。

另类情况
如果发生下列情形,两个模块之间就发生了内容耦合
(1)一个模块直接访问另一个模块的内部数据;
(2)一个模块不通过正常入口转到另一模块内部;
(3)两个模块有一部分程序代码重叠(只可能出现在汇编语言中);
(4)一个模块有多个入口。耦合强度,依赖于以下几个因素:
(1)一个模块对另一个模块的调用;
(2)一个模块向另一个模块传递的数据量;
(3)一个模块施加到另一个模块的控制的多少;
(4)模块之间接口的复杂程度。
耦合按从强到弱的顺序可分为以下几种类型:
(1)内容耦合。当一个模块直接修改或操作另一个模块的数据,或者直接转入另一个模块时,就发生了内容耦合。此时,被修改的模块完全依赖于修改它的模块。
(2)公共耦合。两个以上的模块共同引用一个全局数据项就称为公共耦合。
(3)外部耦合。若一组模块都访问同一全局数据项,则称为外部耦合。
(4)控制耦合。一个模块在界面上传递一个信号(如开关值、标志量等)控制另一个模块,接收信号的模块的动作根据信号值进行调整,称为控制耦合。
(5)标记耦合。模块间通过参数传递复杂的内部数据结构,称为标记耦合。此数据结构的变化将使相关的模块发生变化。
(6)数据耦合。模块间通过参数传递基本类型的数据,称为数据耦合。
(7)非直接耦合。模块间没有信息传递时,属于非直接耦合。
如果模块间必须存在耦合,就尽量使用数据耦合,少用控制耦合,限制公共耦合的范围,坚决避免使用内容耦合。

Ⅱ 光波导的概念解释

平面介质光波导是最简单的光波导,它是用折射率为n2的硅(或砷化镓,或玻璃)作基片,用微电子工艺在它上面镀一层折射率为n1的介质膜,再加上折射率为n3的覆盖层制成。通常取n1>n2>n3,以便将光波局限在介质膜内传播。条形介质光波导是在折射率为n2的基体中产生一个折射率为n1的长条,取n1>n2,以便将光波局限在长条内传播。这种光波导常用作光的分路器、耦合器、开关等功能器件。 光波导的横向尺寸比光的波长大很多时,光的波动性所产生的衍射现象一般可略去不计,可用几何光学定律来处理光在其中的传播问题。如集成光波导和阶跃折射率光纤中,都是利用入射角大于临界角使光在边界上发生全反射,结果光便沿折线路径在其中传播。梯度折射率光纤中,则利用光逐渐往折射率大的方向弯曲的规律,使光线沿曲线路径在其中传播。
光波导的横向尺寸与光的波长相差不大时,光的波动性所产生的衍射现象便不能略去,需用光的电磁理论来处理光在其中的传播问题。即由麦克斯韦方程组出发,列出边界条件,求解光波的电场和磁场在光波导内的分布和传播特性,从而解决有关问题。计算表明,对于一种给定形状和折射率的光波导,能在其中传播的光波,其电场和磁场的分布有各种不同形式,把每一种形式叫作一种传输模,简称为模。每种模都存在一个截止频率,如果光波的频率低于这个截止频率,这种模的光就不能在该光波导中传播。光纤的直径越大能传输的模数就越多。能传输多种模的光纤叫作多模光纤;只能传输一种模的光纤叫作单模光纤。多模光纤常用于近距离传输,如内窥镜等;单模光纤则用于远距离通信。

Ⅲ 什么是光波导

光波导(optical waveguide)是引导光波在其中传播的介质装置,又称介质光波导。光波导有两大类:一类是集成光波导,包括平面(薄膜)介质光波导和条形介质光波导,它们通常都是光电集成器件(或系统)中的一部分,所以叫作集成光波导;另一类是圆柱形光波导,通常称为光纤 (见光学纤维)。
光波导由光透明介质(如石英玻璃)构成的传输光频电磁波的导行结构。光波导的传输原理不同于金属封闭波导,在不同折射率的介质分界面上,电磁波的全反射现象使光波局限在波导及其周围有限区域内传播。 多模和单模光纤已成功地应用于通信。光纤的传输特性对外界的温度 和压力等因素敏感,因而可制成光纤传感器,用于测量温度、压力、声场 等物理量。

Ⅳ 构成光纤波导的必要条件是什么

光纤通信中的波导(WAVEGUIDE)作用:用来定向引导电磁波的结构,常见的波导结构主要有平行双导线、同轴线、平行平板波导、矩形波导、圆波导、微带线、平板介质光波导和光纤。从引导电磁波的角度看,它们都可分为内部区域和外部区域,电磁波被限制在内部区域传播(要求在波导横截面内满足横向谐振原理)。
满足波导横截面边界条件的一种可能的场分布称为波导的模式,不同的模式有不同的场结构,它们都满足波导横截面的边界条件,可以独立存在。波导中的场结构可以分为两大类。
射线理论认为,光在光纤中传播主要是依据全反射原理。全反射原理:因光在不同物质中的传播速度是不同的,所以光从一种物质射向另一种物质时,在两种物质的交界面处会产生折射和反射。而且,折射光的角度会随入射光的角度变化而变化。 当入射光的角度达到或超过某一角度时,折射光会消失,入射光全部被反射回来,这就是光的全反射。不同的物质对相同波长光的折射角度是不同的(即不同的物质有不同的光折射率),相同的物质对不同波长光的折射角度也是不同。光纤通讯就是基于以上原理而形成的。 按照几何光学全反射原理,射线在纤芯和包层的交界面产生全反射,并形成把光闭锁在光纤芯内部向前传播的必要条件,即使经过弯曲的路由光线也不射出光纤。
射线理论认为,光在光纤中传播主要是依据全反射原理。光线垂直光线端面射入,并与光纤轴心线重合时,光线沿轴心线向前传播。 光的波长必须在一定范围内才能实现传输,光纤中常用的波长有850纳米,1320纳米及1550纳米三个波段。 根据传输方式不同光纤分为多模光纤及单模光纤。多模光纤的直径为50/62.5μm,而单模光纤的直径为8.5μm。

Ⅳ 光波导的结构

现代应用的光频的波长介于0.8—1.6微米之间。实用光波导有光导纤维(见光纤光缆)、薄膜波导、带状波导等三类。光导纤维的一个传输特性是衰减很小、频带很宽、抗电磁干扰,主要用于通信;光导纤维的另一传输特性是对外界的温度和压力等因素敏感,因而可制成光导纤维传感器,用于测量温度、压力、声场等物理量。
薄膜波导有三层介质,中层的薄膜厚度约1—10微米,上层(通常即为空气)和底层介质的折射率n0与n2都小于n1。当薄膜的宽度为有限尺寸时,称为带状波导。光波能量主要集中在W×d的矩形带状结构中。薄膜波导与带状波导主要用于制作有源和无源的光波导元件,如激光器、调制器和光耦合器等。它们采用半导体薄膜工艺,适合于制成平面结构的集成光路(即光集成部件)。

Ⅵ 阵列光波导干什么用

用于显示技术,它以全息光波导作为核心元件,除了头戴显示,飞机以及汽车的平显也是一个重要的应用领域。目前光波导技术已经在一些可穿戴AR设备应用。光波导技术总体上可以分为几何光波导和衍射光波导两种,几何光波导主要是所谓的阵列光波导,其通过阵列反射镜堆叠实现图像的输出,这一技术的代表公司是以色列的Lumus公司,目前国内的绝大多数光波导模组公司也均采用阵列波导的技术,因为这种的技术门槛相对来说比较低;衍射光波导主要有基于光刻技术的表面浮雕光栅波导和基于全息技术的全息光波导,表面浮雕光栅波导,其核心是一些亚波长的刻蚀光栅组成,通过高效率衍射实现图像的引导。全息光波导则是使用全息光学元件代替以上的刻蚀光栅,实现虚拟图像的引导,相比较刻蚀光栅,全息光学元件是通过双光束激光全息曝光的方式,直接在微米级光聚合物薄膜内干涉形成纳米级的光栅结构,因此在工艺上,全息光波导更加高效,成本较其他光波导技术也具有明显优势。

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Ⅷ 光波导是什么

光波导是引导光波在其中传播的介质装置,又称介质光波导。光波导有两大类:一类是集成光波导,包括平面介质光波导和条形介质光波导

Ⅸ 什么是光波导

什么是光波导?
光集成器件中最基本的器件
连接器件实现新功能

光部件共同的基本元器件
光波导的分类
二维光波导
三维光波导

光波导材料的两个重要特性
折射率

光吸收/散射损耗

Ⅹ 光纤和光波导有什么区别

光波导就是一种能够传输光的结构,利用全反射原理来限制光在光波导内传输。光纤是光波导的一种,通常还有一种平板波导。
另外,在光波导内传播的光叫导波光