有效折射率

2021-03-18 14:29:46 浏览:743

定义

一个定量描述波导中单位长度相位延迟的量,相对于真空中单位长度相位延迟而言。

在均匀的透明介质中,折射率n可以用于定量描述由介质引起的波数(单位长度的相位变化)的增加程度:其波数是在真空中波数的n倍。有效折射率neff有着类似的含义:在波导结构中,其某一波长的β值是真空波数的neff倍:

需要注意的是,有效折射率不仅仅依赖于波长,还依赖于传播的模式(对于多模光纤而言)。因此,它也被称为模式折射率。因此,有效折射率不仅仅是波导材料的性质,还依赖于整个波导的设计。其数值可以通过数值计算模式得到。对于接近截止波长的光,其数值会显著变化。

有效折射率可能是一个复数。此时虚数部分表示波导结构的增益或者损耗。

对于有效折射率一种常见的错误理解是:认为有效折射率是波导纤芯和波导包层折射率的加权平均值,而加权因子为在纤芯和包层中传输功率的权重。这可能来自于普通高阶模式的结果,它们具有更低的有效折射率,与纤芯的模式交叠更小。但是,如果考虑具有高数值孔径和大纤芯直径的阶跃折射率多模波导,所有的模式与纤芯的交叠接近100%,有效折射率非常不同。

参阅:传播常数、波导、折射率

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