电磁场理论与光波导技术

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1、电磁场理论与光波导技术ElectricalMagneticFieldTheoryandOpticalwaveguidetechnology课程编号：B0402221S学分：3开课学院：光电工程学院学时：48课程类别：学科基础课课程性质：必修一、课程的性质和目的课程性质：电磁场理论与光波导技术是光电工程学院浙向光电信息科学与工程专业开设的一门重耍的学科基础课，属于本专业核心基础课程，足光电后继课程的重要基础；对后面学习物理光学，光纤,激光，光器件等领域的课程非常重要。鬥的：本课程的任务是介绍宏观电

2、磁现象的难木规律及理论，并以麦兑斯韦方程为葙础分析Z电磁波在不M煤质屮的传输特性。通过本门课程的学习可以使学生掌掘分析电磁场的基本方法，理解电磁波的木性质，能够运用菽木的电磁理论来初少掌握平板与闕柱光波导的菽木性质，了解葙木的光波导技术物理原理；为学生学习光电其它课程打下深厚的理论甚础。二、课程教学内容及基本要求木课程是光电信息科学与丁程专业屮一门核心基础课程，为木专业学生以后学＞』光电相关课程打下坚实的理论基础。本课程教学的主要任务：理论课的教学以麦克斯韦方程为核心，全面介绍电磁场基本原理，电

3、磁波传播原理及光波导技术，具体包括：场论基础，静电场，静磁场，电流场，边位问题，电磁波传播，光波导基本原理等，并将以电磁场理论为基础的光电领域应用货穿其中，使学生有良好的光电专业理论背景。同吋结合光通信，光器件领域的专业特色，合理设置上机实验帮助学屯学习光波导原理，理解无源光器件的物理基础，使学屮接触了解基于电磁场理论的无源光器件分析设计原理。通过学习本课程，学平应达到：深入理解电磁场与光波导的基本原理，对具体闷题进行电磁场建校分析，理解波动光学，光波导技术等光电课程与电磁场的关系，使用基本的电

4、磁场数值软件建模分析相关器件的能力。(一)课程教学内容及知识模块顺序1.知识单元一：静电场(6学吋)(1)知识点一：场论(2)知识点二：真空屮的静电场(3)知识点三：电介质的极化及介质中的静电场(4)知识点四：静电场的基木性质(5)知识点五：位函数与泊松方程教学基本要求：学握各某本电场强度，电位等物理fi的某本概念及K•计算公式，理解电介质的极化过程，电偶极了,极化强度矢景，电位移矢景的基木概念。掌握静屯场性质与基木方程，深刻理解电偶极子产生的场程，电介质的极化过程及电介质当中的场方程。2.知识

5、单元二：识定电流场与静磁场：(6学吋)(1)知识点一：怛定电流场(2)知识点二：静磁场(3)知识点三：磁偶极子与物质的磁化(4)知识点叫：矢量磁位与磁介质中的场方程教学基本耍求：掌握矢:ft磁位，磁偶极了，磁化强度矢:W:,磁场强度等基木感念以及怛定磁场的基木方程与边界条件。现解介质磁化的物现过程，掌握磁场的基本方程及矢量磁位所满足的微分方程，丼会利川安培环路定律求解恒定磁场的分布问题。1.知识单元三：静态场的边值问题：（6学吋）（1）知识点一：介质分界面上的边界条件（2）知识点二：边值问题形式

6、与唯一性定理（3）知识点三：导体平面与导体圆柱的镜像法（4）知识点四：直角來标系与圆柱來标系下的分离变M法教学难木要求：掌掘静态场屮介质分界面上的边界条件，深刻理解唯一性定理的内容及意义。熟练掌握镜像法，分离变量法等求解静电场边值M题的解析方法。2.知识单元四：吋变电磁场：（6学吋）（1）知识点一：麦克斯韦方程组（2）知识点二：坡印廷定理电磁能量（3）知识点三：复振幅与复数形式的麦克斯韦方程组（4）知识点网：吋谐场的坡印廷定理教学基本耍求：掌握位移电流，坡印廷矢时变电磁场屮位函数等基木感念；深刻

7、理解电磁感成定律，全电流定律及坡印亭定理的内料与意义。掌握麦克斯韦方程组与吋变电磁场的边界条件，外会导出波动方程。3.知识单元五：平面屯磁波：（6学时）（1）知识点一：无界理想均匀煤质中平衡波的传播（2）知识点二：电磁波的极化（3）知识点三：电磁波的色散与群速度（4）知识点四：电磁波在媒质交界刖上的反射和折射教学基本耍求：掌握波动方程及其解的形式，均匀平而波的父数表示式。熟练掌握均匀平而波在理想介质及冇耗介质中的传播特性及参量，并掌握相速度与群速度概念及计算方法。4.知识单元六：导行电磁波：（6

8、学吋）（1）知识点一：导行电磁波一般分析方法（2）知识点二:矩形波导中的TE与TM波（3）知识点三：矩形波导中基模的传输特性（4）知识点四：圆柱形波导教学基木要求：要求理解导行电磁波一般分析方法。掌握矩形波导屮模式的概念，截止常数与传播常数的计算，蕪模的场分布与矩形波导中单模传输条件。掌握圆柱形波导屮的基模场分布与单模传输条件。5.知识单元七：光波导技术基础：（6学时）（1）知识点一：介质平板波导（2）知识点二：阶跃折射率光纤的模式理论（3）知识点三：单模光纤教学蕋木要求：理解介质平板波导屮模式