一、教学目标

本课程是光通信、光传感及光信息处理等领域的理论与技术基础。通过学习本课程，使学生了解光波导理论与技术的研究背景、研究意义及国内外最新发展动态；在此基础上掌握光波导的基本理论与分析设计方法、光波导器件（如Y分支、定向耦合器、波导光栅、马赫-曾德尔干涉仪、微环共振器）的工作原理与分析设计方法、光波导器件的基本制作工艺与测试技术；最终具备设计、分析及制作基本光波导结构及器件的能力。

二、教学内容与要求（包括学时分配）

第一章：课程介绍与光学基础知识复习（2学时）

1本章教学内容：（1）光的基本属性，（2）电磁场基本方程，（3）光波的表示及其偏振，（4）单色平面波的
反射与折射，（5）波动方程与坡印亭矢量。

2本章教学要求：理解并掌握本课程其后章节所涉及到的光学重点基础知识。

3本章教学重点：光波的表示与波动方程。

4本章教学难点：波动方程

第二章：平板介质光波导及其分析设计方法（3学时）

1本章教学内容：（1）平板光波导的几何光学分析，（2）平板光波导的电磁理论，（3）渐变折射率平板波
导，（4）多层平板波导。

2本章教学要求：理解并掌握光波导的基本结构与工作原理，掌握几种典型平板光波导的分析方法，掌握平板光
波导的设计方法。

3本章教学重点：（1）阶跃平板光波导的基本结构特征、工作原理、常用分析方法。（2）渐变折射率平板介质
光波导的基本结构特征、工作原理、常用分析方法。

4本章教学难点：渐变折射率平板光波导的分析方法。

5本章设计作业：平板光波导的设计。

第三章：条形介质光波导及其分析设计方法（3学时）

1本章教学内容：（1）分析矩形波导的马卡悌里（Marcatili）近似方法，（2）分析矩形波导的库玛（Kumar）
方法，（3）分析矩形波导的有效折射率方法，（4）有效折射率方法分析脊形波导，（5）有效折射率方法分
析条形扩散波导。

2本章教学要求：掌握条形介质光波导的基本结构，掌握分析条形光波导的马卡悌里方法与有效折射率方法，掌
握条形介质光波导的设计方法。

3本章教学重点：（1）分析矩形波导的马卡悌里（Marcatili）近似方法，（2）分析矩形波导的库玛（Kumar）
方法，（3）分析矩形波导的有效折射率方法。

4本章教学难点：分析矩形波导的库玛（Kumar）方法。

5本章设计作业：设计条形介质单模与多模光波导。

第四章：光纤的基本结构与分析方法（4学时）

1本章教学内容：（1）光纤简介，（2）光纤基本结构与基本参数，（3）子午光纤与偏射光线，（4）阶跃光纤
的严格电磁理论-混合模式，（5）阶跃光纤的近似分析-线偏振模式。

2本章教学要求：掌握光纤的基本结构与基本参数，掌握阶跃光纤的近似分析方法。

3本章教学重点：（1）阶跃光纤的严格电磁理论-混合模式，（2）阶跃光纤的近似分析-线偏振模式。

4本章教学难点：（1）阶跃光纤的严格电磁理论，（2）阶跃光纤的近似分析。

第五章：光波导模式耦合理论（4学时）

1本章教学内容：（1）耦合模方程，（2）定向耦合器，（3）布拉格光栅的反向耦合，（4）长周期光栅的同向
耦合，（5）耦合系数的计算方法（6）模式耦合的超模理论。

2本章教学要求：掌握耦合模方程的理论及运用，掌握定向耦合器的分析与设计方法。

3本章教学重点：（1）耦合模方程，（2）定向耦合器。

4本章教学难点：（1）耦合模方程，（2）耦合系数的计算。

5本章设计作业：设计条形光波导定向耦合器。

第六章：光波导制作工艺与表征技术（4学时）

1本章教学内容：（1）光波导材料介绍，（2）成膜技术，（3）图案形成技术，（4）波导实现技术，（5）波
导测试技术，（6）波导损耗表征。

2本章教学要求：掌握光波导的制作工艺流程，所需的基本设备、制作技术及测试技术。

3本章教学重点：光波导的制作工艺流程、基本制作技术及测试技术。

4本章教学难点：光波导的制作技术。

第七章：基本的光波导结构与器件（20学时）

1本章教学内容：针对以下基本光波导结构与器件的原理、结构、传输特性及基本运用展开：Y分支、耦合器、
马赫-增德尔（Mach-Zehnder）干涉仪、光交错滤波器（Interleaver）、多模干涉仪（MMI）、光环形共振
器、长周期波导光栅、表面等离子体波导。

2本章教学要求：本章将通过学生阅读文献与文献报告，引导学生利用所学知识分析光波导器件的工作原理及基
本特性，从而加深对基本光波导单元与器件的结构、原理、传输特性及基本运用的理解与掌握；本章的教学过
程还将培养学生的自学能力与文献阅读理解能力。

3本章教学重点：基本光波导结构与器件的原理、结构、传输特性及基本运用。

4本章教学难点：基本光波导结构与器件的原理与传输特性。

【注】本章主要以课堂讨论形式进行