电磁场理论与光波导课内实验教学大纲

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1、《电磁场理论与光波导技术课内上机实验》教学大纲课程编号：B0402221S课内课时：6适用专业：光电信息工程一、所涉及的课程及知识点《电磁场理论与光波导技术》：电磁场数值方法基础，计算光了学基木方法，光波导技术，光纤光学等。二、目的与任务目的：本上机实验属于电磁场理论与光波导技术的课内实验，让学生能够更好的理解光波导技术的数值计算方法，能够利用相关计算光子学的丄具分析设计简单的集成光学器件和光纤；配合学习过的电磁场理论与光波导技术理论课程，加深理解，培养实际应用能力。任务：本课内上机实验课题有6个课时，有六个课题给学生完成；学

2、生必须口己研读参考I5H,査阅资料，学习相关软件，完成相应课题。三、内容与要求课题一：简单二维光波导分析与研究（一）课题内容用光束传播法（BPM）研究基本的二维光波导，学习使用基木的CADI具构建二维波导模型，定义入射光场，路径，数据观测器；研究分析获得的波导数据，改变相关参数，观察研究输出的变化。（二）课题要求（1）能够使用光子器件CAD工具；（2）建立光波导模型，光场，路径，数据观测器；（3）能够研究分析对应的光波导特性数据，讨论其物理原理。（三）考核及报告要求1.考核根据学生平时的上机出勤情况、为上机所作的准备情况、上机

3、时的表现、课题完成情况、验收答辩时的表现、报告的完成情况等综合打分。等级为：优秀、良好、中等、及格、不及格。2.报告要求报告以电子版形式递交，要求书写规范、文字简练、语句通顺、图表清晰，见木大纲最后的一个课内实验报告样例。课题二：多层结构光波导分析与研究（一）课题内容设计一个多层结构的脊型光波导，定义其折射率分布和材料构成；建立路径，激励光场，数据观测器；研究分析其光场分布，特性，模式分布等数据。（二）课题要求（1）使用三维光了器件CAD工具建立脊型光波导；（2）建立路径，激励光场，数据观测器；（3）研究该模型的光场输岀，模式

4、分布，输出特性；改变参数研究其输出的变化，讨论其物理原理。（三）考核及报告要求1.考核根据学生平时的上机出勤情况、为上机所作的准备情况、上机时的表现、课题完成悄况、验收答辩时的表现、报告的完成情况等综合打分。等级为：优秀、良好、中等、及格、不及格。2.报告要求报告以电子版形式递交，要求卩写规范、文字简练、语句通顺、图表清晰，见本大纲戢后的一个课内实验报告样例。课题三：波导模式分析（一）课题内容使用迭代数值计算法研究光波导的模式，使用光子器件CAD工具建立二维和三维的条形光波导，研究其模场分布，迭代步长对输出的影响；研究此类模型

5、的光场极化特性。（二）课题要求（1）建立二维和三维的光波导模型；（2）利用迭代法研究其模场分布特征；（3）研究其极化特性如何随着波导参数变化，讨论其物理原理。（三）考核及报告要求1.考核根据学牛平时的上机出勤情况、为上机所作的准备情况、上机时的表现、课题完成情况、验收答辩时的表现、报告的完成情况等综合打分。等级为：优秀、良好、中等、及格、不及格。2.报告要求报告以电子版形式递交，要求卩写规范、文字简练、语句通顺、图表清晰，见本大纲戢后的一个课内实验报告样例。课题四：单模光纤设计和特性研究（一）课题内容设计一种单模光纤，研究具色

6、散特性，截止波长，模场分布；分析具极化模，极化模色散等光纤特性；结合光纤的物理原理讨论仿真结果。（-）课题要求（1）定义单模光纤的折射率分布，材料，材料色散特性；（2）分析研究其截止波长，模场分布，色散特性，极化模特性；（3）改变各种参数，根据光纤的基本物理原理讨论其特性的变化。（三）考核及报告要求1.考核根据学生平时的上机出勤情况、为上机所作的准备情况、上机时的表现、课题完成悄况、验收答辩时的表现、报告的完成情况等综合打分。等级为：优秀、良好、屮等、及格、不及格。2.报告要求报告以电子版形式递交，要求书写规范、文字简练、语句

7、通顺、图表清晰，见本人纲最后的一个课内实验报告样例。课题五：色散位移光纤设计和分析（一）课题内容查阅资料，定义色散位移光纤的折射率分布，给出零色散位置；结合零色散抵消原理研究其结果随参数的变化，对某一零色散位置进行光纤参数的优化设计。（二）课题要求（1）定义色散位移光纤的折射率分布，材料，色散特性：（2）改变光纤参数研究其色散特性的变化，确定零色散位置；（3）对零色散位置进行光纤参数的优化设计。（三）考核及报告要求1.考核根据学生平时的上机出勤情况、为上机所作的准备情况、上机时的表现、课题完成悄况、验收答辩时的表现、报告的完成

8、情况等综合打分。等级为：优秀、良好、中等、及格、不及格。2.报告要求报告以电子版形式递交，要求书写规范、文字简练、语句通顺、图表清晰，见本人纲最后的一个课内实验报告样例。课题六：色散平坦光纤分析与设计（一）课题内容根据色散平坦光纤的物理原理设计一种色散平坦光纤，确定具折射率分