Xreferat.com » Рефераты по физике » Изучение плоских диэлектрических волноводов для ТЕ поляризации

Изучение плоских диэлектрических волноводов для ТЕ поляризации

распределение поля по координате у в сечении слоя 2 может иметь характер четной или нечетной функции.

В областях решение будет иметь вид экспонент с действительным показателем степени. Очевидно, что физически реализуемый случай соответствует экспонентам, спадающим при удалении от границы 1 в положительном направлении и от границы 3 в отрицательном направлении. Как видно, в этом случае максимальная напряженность поля наблюдается внутри центрального слоя волновода. Напряженность поля спадает при удалении от его границ, при этом основная доля энергии волны переносится в самом слое 2 и близлежащих областях обрамляющих слоев 1 и 3, без излучения в окружающее пространство. Такой режим называется волноводным, а центральный слой 2 часто называют несущим слоем волновода.

Условие С. и, очевидно, .

Решение имеет экспоненциальный характер в области 1 и гармонический характер в областях 2 и 3. Поле является экспоненциально спадающим при удалении от границы в среде 1. появление осцилляции в среде 3 может быть интерпретировано как результат интерференции двух бегущих плоских электромагнитных волн: одной волны – излучаемой из волновода, другой, равной по амплитуде, набегающей на волновод из бесконечности. Предположение о существовании набегающей волны понадобилось здесь, чтобы сохранить стационарность задачи вдоль оси z, т.е. как бы скомпенсировать потери энергии на излучение , которое появляется при . Такие моды называют излучательными модами подложки.

Условие D. .

Решение имеет синусоидальный характер для всех трех областей; имеет место излучение из волновода как в третью, так и в первую обрамляющие среды. Такие моды называют излучательными модами волновода.

Основные результаты анализа. В системе, состоящей из трех диэлектрических слоев с показателями преломления n1, n2, n3 при условии n2>n1, n2>n3 возможно распространение волноводной волны вдоль слоя 2, при этом распределение электромагнитного поля в поперечном сечении имеет максимальное значение внутри центрального слоя 2 (возможно существование нескольких максимумов) и экспоненциально спадает при удалении от границ слоя 2 в направлении оси ОУ (или -ОУ). Волна с неоднородным распределением по координате у распространяется вдоль плоскости волновода и характеризуется постоянной распространения , при этом .


Дисперсионные уравнения трехслойного диэлектрического

волновода.


Рассмотрим трехслойный волновод.

Предположим, что он бесконечно протяженный, т.е. . Продольная составляющая для ТЕ волны. Если подставить эти выводы в соотношения, связывающие продольные и поперечные составляющие полей:

Получим следующие уравнения:

(33)

(34)

(35)

(36)

Отсюда видно, что для ТЕ волны, только компоненты отличны от нуля. В случае плоского волновода граничные условия таковы:

Найдем решение уравнений в виде:

где A, B, C, D, q, h, p – постоянные, которые нужно определить. Из граничных условий для получаем соотношения

Кроме того, величина должна удовлетворять волновому уравнению. Отсюда следует условие

, которое вместе с граничными условиями позволяет получить дополнительную систему уравнений

отсюда следует

, где m – индекс моды. Поскольку тангенс – функция периодическая с периодом π, то при данной толщине волновода будет существовать множество решений (мод) характеристического уравнения. Подставляя в волновое уравнение выражение для EY , получим дополнительное соотношение

Теперь для простоты будем считать, что среды не имеют потерь.

Придем тем самым к таким уравнениям

, ,

Подставив эти уравнения в характеристическое уравнение, получим дисперсионное уравнение для несимметричного волновода:

(37)

Заключение.


В начале работы была поставлена задача изучения тонкого диэлектрического волновода для ТЕ поляризации. Были рассмотрены уравнения Максвелла, которые используются для нахождения уравнений Френеля, и для описания распространения электромагнитной волны в волноводе. Были получены выражения для отражательной и пропускательной способности, а также рассмотрен частный случай геометрической оптики – угол Брюстера. Получено дисперсионное уравнение, которое показывает зависимость коэффициента замедления от показателя преломления и толщины волновода. Графики рассчитывались в программах Excel и MathCAD

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
Нужна помощь в написании работы?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.
Страницы: 1 2

Похожие рефераты:

  • Вывод и анализ формул Френеля на основе электромагнитной теории Максвелла

    МГТУ им Н.Э.Баумана гр. ФН2-41 Котов В.Э. Вывод и анализ формул Френеля на основе электромагнитной теории Максвелла. (по материалам лекций Толмачева В.В.)

  • Волновые процессы и элементы векторного анализа

    Основные положения и понятие волны. Волновые процессы. Волны и скорости волн. Волна - распространение возмущения в непрерывной среде. Распространение волны в пространственно периодической структуре, т.е. в твердом теле. Элементы векторного анализа.

  • О парадоксе существования волн электромагнитного поля и их способности переноса полевой энергии

    Концептуальное развитие основных физических воззрений на структуру и свойства электромагнитного поля в классической электродинамике. Системы полевых уравнений. Волновой пакет плоской линейно поляризованной электрической волны. Электромагнитные поля.

  • Рассеяние волн в задаче о маскировке объектов методом волнового обтекания

    Решение задачи о рассеянии в общем и частном случае, на цилиндре. Быстрое преобразование Фурье. Скрытие материальных объектов методом волнового обтекания: основополагающие идеи, свойства маскирующих покрытий и требования, предъявляемые к ним, виды.

  • Двумерный оптический сигнал и его информационная структура

    Оптическим сигналом называют световую волну, несущую определенную информацию. Особенностью световой волны по сравнению с радиоволной является то, что вследствие малости

  • Система уравнений Максвелла в сплошной среде. Граничные условия

    Министерство науки и образования Украины Днепропетровский Национальный Университет Радиофизический факультет Кафедра физики СВЧ Реферат по курсу

  • Фазовая скорость, групповая скорость и скорость переноса энергии

    Групповая скорость. Парадокс. Вектор Пойнтинга. Проблемы определения скорости переноса энергии. Скорость переноса энергии ТЕ и ТМ волн. Фазовая скорость это скорость движения силового свойства поля.

  • Электромагнитные волны

    Излучение электромагнитных волн. Характеристика электродинамических потенциалов. Понятие и особенности работы элементарного электрического излучателя. Поля излучателя в ближней и дальней зонах. Расчет резонансной частоты колебания. Уравнения Максвелла.

  • Взаимодействие проводников с током. Естественный и поляризованный свет

    Принцип действия электродинамических измерительных приборов. Поперечность световых волн как следствие теории Максвелла. Способы поляризации света. Поляриметр П161-М портативный и полярископ ПКС-250 М. Закон Малюса и Брюстера. Схема действия призмы Николя.

  • Исследование явления дисперсии электромагнитных волн в диэлектриках

    Содержание. Введение........................................................................................................................3

  • Билеты по Физике

    Вопросы к экзамену по Физике Электрический ток в электролитах. Законы электролиза. Электропроводимость газов. Самостоятельный и несамостоятельный газовые разряды.

  • Геометрическая оптика

    Омский Государственный Технический Университет Курсовая Работа на тему: «Геометрическая оптика». Работу выполнил: студент группы В-229 ...

  • Плоская электромагнитная волна

    Определение параметров плоской электромагнитной волны: диэлектрической проницаемости, длины, фазовой скорости и сопротивления. Определение комплексных и мгновенных значений векторов. Построение графиков зависимостей мгновенных значений и АЧХ волны.

  • Поляризация света

    ИНСТИТУТ ФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ Реферат Поляризация света. Автор: Осипян Д.С. АШТАРАК 1999 Введение Уравнения Максвелла. При наличии электрических зарядов в пространстве устанавливается возбужденное состояние, которое называют

  • Дифракция света

    Взаимодействие электромагнитных волн с веществом. Отражение и преломление света диэлектриками. Принцип Гюйгенса - Френеля. Рефракция света. Графическое сложение амплитуд вторичных волн. Дифракция плоской световой волны и сферической световой волны.

  • Резонатор на основе прямоугольного волновода

    Устройство прямоугольного объемного резонатора. Структура электромагнитного поля. Общая задача о собственных колебаниях в прямоугольном объемном резонаторе. Понятие основного типа колебаний. Структура электромагнитного поля в прямоугольном резонаторе.

  • Экспериментальное наблюдение волн магнитного поля и исследование их распространения в металлах

    Структура электромагнитного поля. Уравнения Максвелла. Условия реализации обычной магнитной поляризации среды. Возбуждение электродинамических полей в металле. Закон частотной дисперсии волнового числа магнитной волны. Характер частотных зависимостей.

  • Геометрическая оптика и квантовые свойства света

    Законы распространения световой энергии в прозрачных средах на основе представления о световом луче. Ход лучей в сечении треугольной призмы. Рассеивающая линза. Квантовые свойства света. Фотоэффект. Закон отражения. Угол падения равен углу отражения.

  • О реальной структуре электромагнитного поля и его характеристиках распространения в виде плоских волн.

    Системы полевых уравнений. Основная и отличительная особенность уравнений систем (2)-(4). Реальное электромагнитное поле. Волновой пакет плоской линейно поляризованной электрической волны. Реальное существование чисто магнитной поперечной волны.

  • Электромагнитные поля и волны

    Вектор напряжённости электрического поля в воздухе, вектора напряжённости магнитного поля, вектор Пойтинга. Цилиндрическую систему координат, с осью аппликат, направленной вдоль оси волновода. Волна первого высшего типа в прямоугольном волноводе.