写在前面

目录

第一章 导论

第二章 耦合波方程组

第三章 用喇叭模分析波导渐变器

第四章 阶梯式波导过渡器

第五章 单个杂波的过渡器和耦合器

第六章 渐变波导过渡器

第七章 具有杂模简并的波导渐变器

第八章 功率完全转换和接近完全转换的波耦合　

第九章 光波导渐变器

补充参考文献

索引

本书将波导渐变器、过渡器和耦合器作为不规则波导应用耦合波理论进行了全面的分析．

书中第一至三章论述耦合波方程，第四至七章应用耦合波理论分析了波导渐变器、过渡器和耦合器，还介绍了几种对于杂模激发最小的过渡器轮廓曲线和分布函数进行综合的设计方法，这是全书的主要部分．最后两章用耦合波理论阐述了光波导渐变器和耦合器．

本书理论分析与工程应用密切结合，书中列举了一些典型的微波和光波器件．例如TEM传输线耦合器、阶梯式和渐变式波导过渡器、波导间的多孔耦合器，以及平面光路中介质薄膜波导间的渐变器和过渡器．

本书可供从事微波和导波光学等研究的科技工作者和高等院校有关的师生阅读参考．

光纤耦合器可分标准耦合器（双分支，单位1×2，亦即将光讯号分成两个功率）、星状/树状耦合器、以及波长多工器（WDM，若波长属高密度分出，即波长间距窄，则属于DWDM），制作方式则有烧结（Fuse）、微光学式（Micro Optics）、光波导式（Wave Guide）三种，而以烧结式方法生产占多数（约有90%）。烧结方式的制作法，是将两条光纤并在一起烧融拉伸，使核芯聚合一起，以达光耦合作用，而其中最重要的生产设备是融烧机，也是其中的重要步骤，虽然重要步骤部份可由机器代工，但烧结之后，仍须人工作检测封装，因此人工成本约占10～15%左右，再者采用人工检测封装须保品质的一致性，这也是量产时所必须克服的，但技术困难度不若DWDM module及光主动元件高，因此初期想进入光纤产业的厂商，大部分会从光耦合器切入，毛利则在20～30%。

国外企业有JDS、E-Tek、Oplink、Gould等，目前都已直接在大陆设厂生产光纤耦合器。

耦合器定向种类

定向耦合器是一种具有定向传输特性的四端口元件，它是由耦合装置联系在一起的两对传输系统构成的。首先介绍定向耦合器的性能指标，然后介绍波导双孔定向耦合器、双分支定向耦合器和平行耦合微带定向耦合器。

1）定向耦合器的性能指标

定向耦合器是四端口网络，端口“①”为输入端，端口“②”为直通输出端，端口“③”为耦合输出端，端口“④”为隔离端，并设其散射矩阵为[S]。描述定向耦合器的性能指标有： 耦合度、隔离度、 定向度、输入驻波比和工作带宽。下面分别加以介绍。

2）隔离度

输入端“①”的输入功率P1和隔离端“④”的输出功率P4之比定义为隔离度，记作I。

⑶定向度

耦合端“③”的输出功率P3与隔离端“④”的输出功率P4之比定义为定向度，记作D。

⑷输入驻波比

端口“②、 ③、 ④”都接匹配负载时的输入端口“①”的驻波比定义为输入驻波比，记作ρ。

⑸工作带宽

工作带宽是指定向耦合器的上述C、 I、 D、 ρ等参数均满足要求时的工作频率范围。

耦合器波导种类

波导双孔定向耦合器是最简单的波导定向耦合器，主、副波导通过其公共窄壁上两

个相距d=（2n 1）λg0/4 的小孔实现耦合其中，λg0是中心频率所对应的波导波长，n为正整数，一般取n=0。耦合孔一般是圆形，也可以是其它形状。当工作在中心频率时，βd=π/2，此时D→∞; 当偏离中心频率时，secβd具有一定的数值，此时D不再为无穷大。实际上双孔耦合器即使在中心频率上，其定向性也不是无穷大，而只能在30dB左右。

总之，波导双孔定向耦合器是依靠波的相互干涉而实现主波导的定向输出，在耦合口上同相叠加，在隔离口上反相抵消。为了增加定向耦合器的耦合度，拓宽工作频带，可采用多孔定向耦合器，

耦合器双分种类

双分支定向耦合器由主线、副线和两条分支线组成，其中分支线

的长度和间距均为中心波长的1/4，如图 5 - 15 所示。设主线入口线“①”的特性阻抗为，主线出口线“②”的特性阻抗为（k为阻抗变换比），副线隔离端“④”的特性阻抗为，副线耦合端“③”的特性阻抗为，平行连接线的特性阻抗为Z0p，两个分支线特性阻抗分别为和。

耦合器平行种类

平行耦合微带定向耦合器是一种反向定向耦合器，其耦合输出端与主输入端在同一侧面，如右图所示，端口in为输入口,端口out为直通口，端口ocup为耦合口，端口“④”为隔离口。