光波导第二章.ppt

第二章 平面电磁波• 传播特点 • 功率流密度 • 平面波的反射和折射 • 平面电磁波的偏振状态 • 平面光的双折射2.1 简谐均匀平面电磁波• 平面波定义：电磁场在垂直于传播方向的横截面上是均 匀和同相的，即垂直与传播方向的平面既是等相位面， 又是等振幅面Ø 条件： Ø 简单媒质：稳定、非色散、线性、各向同性、不导电、 非磁性 Ø 在距波源很远的小范围内观察，或波束（激光）截面远 大于波长简单媒质中 的平面波波前（wave front）光学q 经典波前概念： 具有相同相位点的集合，也称波阵面、 波面 q 广义波前概念：因决定光波被接受效果的是到达接受平面 上的光场分布，通常该光场不是等相位面所以将于接受 平面上的光场分布称为波前函数 q 波前分析： 波前的描述与识别 (description • 集成光波导；• 生物传感器古斯-汉森位移• 全反射时，界面上入射光束与反射光束不在同一点， 偏移约半个波长，称之为古斯-汉森位移• 产生原因：实际光束不是理想平面波，理论上可以看 作是一系列不同方向平面波的叠加，其各方向波矢量 在界面的切向分量不同，形成实际光束在界面上全反 射时的偏移 • 设入射光波由两个入射方向略有不同的平面波组成， 其波矢的z分量分别为：• 设两波的偏振方向一致，则入射光波可写成：z略去时间共同因子，有：上式表示波矢为 ，在z方向振幅被余弦调制的波，实 际上是两个平面波的干涉条纹；两个平面波经全反射 后均有相应的相位跃变，分别为：两波经全反射后的合成波为：比较入射波和反射波，振幅调制的最大值，即波包的顶点 位于：表明反射光束在z方向有侧向位移思考题 • 平面波从空气垂直入射到玻璃（n1=1.5000）时，求反 射率为多少？ • 设平面波从折射率为1.5000的透明介质垂直入射到折 射率为n2的介质。

为了使反射衰减量为-40dB，求n2的 范围为多少？ • 证明平面波从折射率n = 1.0 的真空入射到复折射率为的介质平坦界面时，其功率反射率R为：• 当光的波长为1.55 ms时，计算在下列几种金属表面 波垂直入射的反射率这些金属的反射率接近于1 ）AuAgAlCunr0.1760.3681.420.607ni-10.1-11.1-15.1-8.26• 某椭圆偏振光的 x 分量和 y 分量可以分别表示为：– 要将该椭圆偏振光转变成与所使用的/4片方向相 同的线偏振光，应将/4片主轴设定为偏离x轴有多大角度？– 要将该椭圆偏振光转变成x轴方向的线偏振光，应 如何组合/2片 和/4片就可以满足要求• 注：通过/2片 和/4片互相组合，可以把任意的椭圆偏振光转变成任意的线偏振光或任意偏振状态。