光纤光学第二章

0ffttρ     BEDHJDB第二章 光纤基本方程 §1-1 麦克斯韦方程和亥姆霍兹方程 教学目标 1、 了解用光纤光学的两种研究思路；2、理解波动光学分析光纤传输的基本方法； 教学重点 理解亥姆霍兹方程的物理意义 教学难点 频域下的亥姆霍兹方程 教学方法 讲授 教学形式 多媒体 学时分配 1 课时 作业 无 【教学过程】 一、波动光学研究的基本思路 电磁分离 波动方程 wave equation 纵横分离 波导场方程 时空分离 亥姆霍兹方程 Helmholtz equation 分析思路 光波导：约束光波传输的媒介 导波光：受到约束的光波 亥姆霍兹方程 光线理论 波动理论 二、Maxwell 方程组 1、基本方程组 E：电场强度，H：磁场强度 D：电位移矢量，B：磁感应强度 ：自由电荷密度，Jf：自由电流体密度 ε (r)：介电常数（张量） ：磁导率（张量）     rrrrDεEBμH1212121200sfsfnEEnHHJnDDnBB2202EEt  2202HHt  222t 22022202EEtHHt  222200000022Ek EHk Hkk nfkcc  222200Ek EHk H2、物质方程 3、边界条件 二、 波动方程 1 、波动方程推导 见课件 2 、波动方程 2 、 波动方程的标量形式 直角坐标系中，电磁场的每个分量都成立，也就是说，电磁场向量的每个分量都满足标量波动方程。 三、亥姆霍兹方程 1、基本方法：空间时间分离 得出： 2、亥姆霍兹方程的标量形式 基本方程 2222222xyz 2222211()rrrrrz 直角坐标系 圆柱坐标系 四、自由介质中的单色均匀平面波 ——横场和纵场 对于传播方向而言，电场及磁场仅具有横向分量，因此称为横电磁波，或称为 TEM 波。以后将会遇到在传播方向上具有电场或磁场分量的非 TEM 波。 T － Transverse 导电介质中的平面波 电磁波在纵向(轴向)以“行波”的形式存在，在横向以“驻波”的形式存在。 Hy Ex z Ex Hy z 22222200ttkekh  222k§1 -2 波导方程 教学目标 1、 推导波导方程；2、理解模式的概念 教学重点 理解波导方程和模式的概念 教学难点 模式场方程的推导...