dinamics2

41

Плоский диэлектрический волновод.

В случае полностью отражающей границы диэлектриков существуют плоскости, на которых Еτ = 0. Каждую такую плоскость можно заменить идеально проводящей границей, при этом в выделенном диэлектрическом слое сохранится рассмотренная неоднородная волна. Очевидно, что слой диэлектрика фиксированной толщины D, ограниченный с одной стороны идеально проводящей плоскостью, способен направлять различные волновые процессы. Необходимое условие существования волн в слое, экранированном при z = - D, Ex ( - D) = 0 – для Н – волн, Eу ( - D) = 0 для Е – волн.

При полном отражении от границы диэлектриков S тангенциальные компоненты Еτ

и Нτ связаны соотношением через поверхностный импеданс Z S. В силу симметрии поля такое же соотношение между тангенциальными компонентами имеет место на определенных плоскостях D’ в диэлектрике. Поэтому часть структуры, которая лежит за такой плоскостью, можно отбросить, заменив полупространством со свойствами, как при z > 0.

S’

42

При этом внутри диэлектрического слоя на обеих его границах выполняются условия полного внутреннего отражения для однородной волны. Каждая из этих границ является импедансной поверхностью, «поддерживающей» вне слоя поверхностную волну. Плоский диэлектрический слой играет роль волновода – структуры, направляющей волновой процесс. Можно получить выражение для

Рассмотренный идеальный диэлектрический волновод в виде бесконечного слоя представляет собой хорошее приближение к некоторым пленочным волноводам, используемым в интегральной оптике.

Итак, поле в плоском волноводе можно рассматривать как суперпозицию плоских электромагнитных волн, распространяющихся под углом к стенкам волновода. Такой метод анализа позволяет наглядно представить процесс распространения волны в волноводе и получить правильные количественные результаты. Однако, описанным методом невозможно пользоваться в том случае, когда волновод имеет сложную форму поверхности или заполнен неоднородной средой.