什么是光波导?

[拼音]：guangbodao

[外文]：optical waveguide

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。现代应用的光频的波长介于0.8～1.6微米之间。

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。

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。

薄膜波导（图中 a）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 (图中b)。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）。

光纤的传输衰减很小，频带很宽。例如，在1.5微米波段衰减可小到0.2分贝/公里，频带宽达108/公里数量级（多模光纤）或109赫/公里数量级（单模光纤），如此优良的性能是其他传输线难以达到的，因而光纤可用于大容量信号的远距离传输。薄膜波导和带状波导传输特性及其分析与光纤类似。由于它们主要用来构成元件，对传输衰减与频带要求并不严格。严格求解光波导中的电磁场的矢量解较为困难，故通常用标量近似法、射线法等近似解法分析其传输特性，包括各个模式的场分布、色散以及模式之间的耦合等。