光波导的理解！

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（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。光波导由光透明介质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。 [2]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。

         光波导的横向尺寸比光的波长大很多时，光的波动率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。如集成光波导和折射光波中，都是利用入社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。列出边界条件，求解光波的电厂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，其电厂和 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，如果光波的射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维光纤；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讯。

 PLC光器件一般在六种材料上制作，它们是：铌酸锂、Ⅲ-Ⅴ族半导体化合物、二氧化硅、SOI（,绝缘体上硅）、聚合物和玻璃。

铌酸锂波导是通过在铌酸锂晶体上扩散Ti离子形成波导，波导结构为扩散型。InP波导以InP为称底和下包层，以InGaAsP为芯层，以InP或者InP/空气为上包层，波导结构为掩埋脊形或者脊形。二氧化硅波导以硅片为衬底，以不同掺杂的SiO2材料为芯层和包层，波导结构为掩埋矩形。SOI波导是在SOI基片上制作，称底、下包层、芯层和上包层材料分别为Si、SiO2、Si和空气，波导结构为脊形。聚合物波导以硅片为称底，以不同掺杂浓度的Polymer材料为芯层，波导结构为掩埋矩形。玻璃波导是通过在玻璃材料上扩散Ag离子形成波导，波导结构为扩散型。

铌酸锂晶体具有良好的电光特性，在光电调制器中应用广泛。InP材料既可以制作光有元器件又可以制作光无源器件，被视为光有源/无源器件集成的最好平台。SOL材料在MEMS器件中应用广泛，是光波导与MEMS混合集成的优良平台。聚合物波导的热光系数是SiO2的32倍，应用在需要热光调制的动态器件中，可以大大降低器件功耗。玻璃波导具有最低的传输损耗和与光纤的耦合损耗，而且成本低廉，是商用光分路器的主要材料。二氧化硅光波导具有良好的光学、电学、机械性能和热稳定性，被认为是无源光集成最有实用前景的技术途径。