波导耦合英文解释翻译、波导耦合的近义词、反义词、例句

英语翻译：

【电】 waveguide coupling

分词翻译：

波导的英语翻译：

wave guide
【计】 waveguide
【化】 waveguide

耦合的英语翻译：

coupling
【计】 coupling

专业解析

波导耦合 (Waveguide Coupling) 指两个或多个波导结构之间，通过特定方式实现电磁能量定向传输或相互作用的物理过程。在微波工程与光电子学中，它是实现信号分配、模式转换及器件互联的核心技术。以下是详细解释：

一、术语定义与汉英对照

波导 (Waveguide)
一种用于引导电磁波（微波或光波）传输的空心金属管或介质结构，通过边界约束限制波的能量在特定路径内传播。英文对应术语为 Waveguide，其功能是传输高频信号，常见于雷达、光纤通信系统。
耦合 (Coupling)
描述两个独立系统间能量或信息交换的机制。英文术语 Coupling 强调能量从一方向另一方的可控传递，例如通过电场、磁场或倏逝场重叠实现相互作用。
波导耦合 (Waveguide Coupling)
综合术语，指通过设计波导间的物理结构（如缝隙、棱镜、光栅），使电磁场发生重叠，从而实现能量在波导间的转移。英文表述为 Waveguide Coupling，其效率由耦合系数（Coupling Coefficient）量化。

二、耦合的物理原理

波导耦合的本质是电磁场模式的重叠与干涉：

倏逝场耦合 (Evanescent Field Coupling)：当两波导间距小于波长时，一方的衰减场（倏逝场）穿透至相邻波导，激发新的传输模式。常见于光纤耦合器与硅光芯片。
相位匹配条件 (Phase Matching)：高效耦合需满足波导间传播常数匹配（$beta_1 = beta_2$），否则能量会周期性振荡（拍频效应）。

数学描述为耦合模方程：

$$ frac{dA}{dz} = -jbeta_1 A - jkappa B

frac{dB}{dz} = -jbeta_2 B - jkappa A

其中 $kappa$ 为耦合系数，$A$, $B$ 代表两波导的场振幅。

三、主要耦合类型

定向耦合器 (Directional Coupler)
通过平行波导间的侧向耦合，将部分输入功率分流至另一波导，用于信号监测与功率分配。耦合度由波导间距与长度调控。

来源：IEEE Microwave Theory and Techniques Society, "Microwave Engineering" by David M. Pozar
棱镜/光栅耦合 (Prism/Grating Coupler)
在集成光学中，利用棱镜全反射或表面光栅衍射，将自由空间光耦合至平面波导，适用于芯片-光纤的接口设计。

来源：Optical Society of America, "Integrated Photonics" by Lionel C. Kimerling
端面耦合 (Butt Coupling)
两波导直接端对端对准，通过模式场匹配实现能量传输，需高精度对准以减少反射损耗。

四、应用场景

光通信系统：光纤到芯片的耦合提升数据传输效率（例：硅光调制器）。
微波电路：定向耦合器用于功率分配与驻波比检测。
传感技术：耦合谐振波导结构可增强生物分子检测灵敏度（如表面等离子体共振传感器）。

权威参考文献

Pozar, D. M. (2011). Microwave Engineering (4th ed.). Wiley.
Agrawal, G. P. (2019). Fiber-Optic Communication Systems (5th ed.). Wiley.
IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, "Silicon Photonics"专题综述 (2020).
Okamoto, K. (2006). Fundamentals of Optical Waveguides (2nd ed.). Academic Press.

网络扩展解释

波导耦合是指不同波导之间或同一波导内的电磁波模式因相互作用而产生能量交换的现象。以下是详细解释：

1.基本概念

波导耦合的核心是电磁波模式间的能量传递，分为两种形式：

同波导模式耦合：同一波导中不同传播模式（如正向与反向波）的相互作用。
不同波导间耦合：相邻波导中的模式通过电场或磁场重叠实现能量交换，例如定向耦合器中的功率分配。

2.耦合类型

常见波导耦合方式包括：

棱镜耦合：用于测量波导折射率分布。
端面耦合：实现波导间直接连接。
定向耦合：平行波导间周期性功率交换，用于调制器、光开关等。
弯曲耦合：通过微环谐振结构实现滤波功能。
超耦合：最新技术可实现相距多个波长的波导高效耦合，提升芯片设计自由度。

3.理论与参数

耦合模理论：描述模式间能量交换规律的数学模型，涉及耦合系数（如( K{12} )、( K{21} )）和自耦系数（如( M_1 )、( M_2 )）。
关键参数：包括耦合度（输入与耦合端功率比，以dB表示）和插损（信号传输损耗）。

4.实际应用

波导耦合技术广泛应用于光通信和集成光子器件：

功率分配与交换：如定向耦合器实现信号监测和调节。
调制与开关：利用铌酸锂材料的电光效应制作高速光开关。
滤波与复用：微环谐振器用于波分复用系统。

5.制造与挑战

波导耦合器件（如波导双定向耦合器）的制造需保证耦合缝精度和连接可靠性，工艺复杂度高。

如需更深入的数学推导或具体器件案例，可参考相关文献或专业资料。