光传输的线光学理论

　　对于光波的研究即是对电磁波的研究。相应地，从事光电子学研究的专家们将不可避免地遇到电磁场理论。然而，麦克斯韦的电磁场理论并不是在什么情况下都必需的。在一般情况下，我们可以利用更简单的模型来理解关于光波导的基础知识。因此我们引入了广泛应用的线光学理论，也叫几何光学理论来研究简单光波导中的一些重要现象。然后再基于这些知识来分析更加复杂的光波导结构。

　　首先考虑在折射率为n1的媒质中传输的一束光（Ei），以入射角0，入射到两种媒质的界面上，如图1所示。光在界面上一部分被传输（Et），另一部分被反射（Er）。由菲涅耳定律可得出折射率n1、n2与入射角θ1、折射角θ2之间的关系为

　　图1  光线在两种媒质界面上的反射和折射

　　在图1中，因为θ2>θ1，媒质1的折射率n1明显高于媒质2的折射率n2。当G继续增加时，对应角θ2到达90°，这时菲涅耳定律简化为

　　当入射角大于临界角的时候，光线将无法透射，全内反射现象就会发生。现在如果我们考虑另外一个界面，在这个界面上全内反射发生，我们就可以理解光波导的概念了。从图2可以看出，光被限制在折射率n1的区域并向右传输。这看起来似乎是只要入射角大于这个临界角，光波导总是能够传输光，但在下面我们会发现，事实并不是这样的。

　　图2  两界面的全内反射

　　欢迎转载，信息来自www.dianzi6.com（www.dianzi6.com）