常见的介质波导应用
关键的外卖
在波导结构中存在介电材料，形成了依靠介电界面反射来传播波的介电波导。
介质波导的类型有介质平板波导和光纤。
介质波导的应用包括集成光学系统、光通信(光纤)和较短的毫米波长集成电路。
光通信是介质波导可以应用的领域之一
波导是用于引导和传播无线电波、微波和红外波等电磁波的结构。波导可分为金属波导和介质波导。金属波导由金属制成，而在介质波导时，介电界面允许电磁波反射。
介质波导的应用包括单片集成电路、光通信、集成光学系统和较短的毫米波长系统。在本文中，我们将探讨波导的分类以及各种介质波导的应用。
什么是波导?
波导在各种应用中被用于在一定频率范围内将电磁能量沿空间中所需的方向从一点传播到另一点。波导的结构会影响波导的工作带宽。波导较低的工作频率取决于波导结构的电学特性。
当电磁波从波导的一端发射时，由于波导的内部结构，它会被反射。波导中反射波之间的相互作用产生离散的特征模式，称为模式。模式的数量取决于波导的几何形状、波导中的介质和工作频率。
在波导中，模式可以是横向电模式(TE)或横向磁模式(TM)。由于波导的结构是由单导体构成的，因此不支持横向电磁(TEM)传播。
波导的分类
根据用于构建波导的材料，它们可以分为:
金属波导:金属波导由封闭的金属管组成。波在金属波导中传播的基本原理是导体侧壁的全内反射。矩形波导和圆形波导是金属波导的例子。
介质波导:介质材料在波导结构中的存在形成了介质波导。它们依靠介电界面的反射来实现波的传播。
让我们探讨介质波导及其应用。
介质波导
一个简单的介质波导，称为典型的介质平板波导，由折射率为n的平面材料薄膜组成r，它位于基板和盖之间。光在全内反射的引导下，在薄膜衬底和薄膜覆盖界面之间进行内部反射，并向前传播到目标目的地。
折射率
构成介质波导的材料多种多样，用于介质波导的材料的折射率对于将光从光源引导到目的地至关重要。折射率是决定介质波导结构特性的一个重要参数。衬底n的折射率年代覆盖nc应该低于折射率nr．覆盖材料通常是空气，其折射率等于单位。通常情况下，折射率值的差异范围为103到10－1薄膜厚度为1µm。
介质波导的类型
的类型介质波导是:
介质板波导如果n年代= nc时，波导结构变为对称介电平板波导。当n年代≠nc，则该结构为非对称介质平板波导。
光纤-光纤是最重要的介质波导。它们由玻璃或塑料制成，用于在光通信系统中以光脉冲的形式传输信息。
介质波导应用
介质波导在集成光学系统、光通信(光纤)和较短的毫米波长应用中非常重要。
集成光学
介质波导常用于导波器件和集成光电路中，用于将光限制和引导到首选方向。通常，在集成光学中，平面介电结构(如平面条或平面膜)是感兴趣的。在有源集成光学器件如激光器和调制器中，利用介质条波导提供的光约束来节省驱动电压和驱动功率。
光通信
的广泛使用光纤它是光频率源领域发展的结果，尤其是激光。光纤通常由一个圆形的芯组成，芯被介电材料的包层包围。圆芯的介电常数常沿径向变化。
光通信、互联网通信、有线电视和电视广播系统都受益于使用光纤．通过光纤传输的数据传输距离更远，功率更大，失真更小。光纤在通信系统中具有数据传输速度快、数据安全可靠等优点。
更短的毫米波长应用
介质波导支持TE和TM两种波传播模式，适用于小型化。介质波导体积小、结构紧凑、波传播方式好，便于与毫米波信号有源器件集成。在毫米波集成电路中，介质波导形成了光波导的低频复制品。
太赫兹在光谱学、传感器、雷达和成像中的应用使用平行板介质波导。平行板介质波导由完全导电的平行板组成，在平行板之间放置三个矩形介质材料。平行板介质波导表现出的强能量集中和弱辐射场在太赫兹的应用中提供了较好的效果。
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