波導耦合英文解釋翻譯、波導耦合的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【電】 waveguide coupling

分詞翻譯：

波導的英語翻譯：

wave guide
【計】 waveguide
【化】 waveguide

耦合的英語翻譯：

coupling
【計】 coupling

專業解析

波導耦合 (Waveguide Coupling) 指兩個或多個波導結構之間，通過特定方式實現電磁能量定向傳輸或相互作用的物理過程。在微波工程與光電子學中，它是實現信號分配、模式轉換及器件互聯的核心技術。以下是詳細解釋：

一、術語定義與漢英對照

波導 (Waveguide)
一種用于引導電磁波（微波或光波）傳輸的空心金屬管或介質結構，通過邊界約束限制波的能量在特定路徑内傳播。英文對應術語為 Waveguide，其功能是傳輸高頻信號，常見于雷達、光纖通信系統。
耦合 (Coupling)
描述兩個獨立系統間能量或信息交換的機制。英文術語 Coupling 強調能量從一方向另一方的可控傳遞，例如通過電場、磁場或倏逝場重疊實現相互作用。
波導耦合 (Waveguide Coupling)
綜合術語，指通過設計波導間的物理結構（如縫隙、棱鏡、光栅），使電磁場發生重疊，從而實現能量在波導間的轉移。英文表述為 Waveguide Coupling，其效率由耦合系數（Coupling Coefficient）量化。

二、耦合的物理原理

波導耦合的本質是電磁場模式的重疊與幹涉：

倏逝場耦合 (Evanescent Field Coupling)：當兩波導間距小于波長時，一方的衰減場（倏逝場）穿透至相鄰波導，激發新的傳輸模式。常見于光纖耦合器與矽光芯片。
相位匹配條件 (Phase Matching)：高效耦合需滿足波導間傳播常數匹配（$beta_1 = beta_2$），否則能量會周期性振蕩（拍頻效應）。

數學描述為耦合模方程：

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

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

其中 $kappa$ 為耦合系數，$A$, $B$ 代表兩波導的場振幅。

三、主要耦合類型

定向耦合器 (Directional Coupler)
通過平行波導間的側向耦合，将部分輸入功率分流至另一波導，用于信號監測與功率分配。耦合度由波導間距與長度調控。

來源：IEEE Microwave Theory and Techniques Society, "Microwave Engineering" by David M. Pozar
棱鏡/光栅耦合 (Prism/Grating Coupler)
在集成光學中，利用棱鏡全反射或表面光栅衍射，将自由空間光耦合至平面波導，適用于芯片-光纖的接口設計。

來源：Optical Society of America, "Integrated Photonics" by Lionel C. Kimerling
端面耦合 (Butt Coupling)
兩波導直接端對端對準，通過模式場匹配實現能量傳輸，需高精度對準以減少反射損耗。

四、應用場景

光通信系統：光纖到芯片的耦合提升數據傳輸效率（例：矽光調制器）。
微波電路：定向耦合器用于功率分配與駐波比檢測。
傳感技術：耦合諧振波導結構可增強生物分子檢測靈敏度（如表面等離子體共振傳感器）。

權威參考文獻

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"專題綜述 (2020).
Okamoto, K. (2006). Fundamentals of Optical Waveguides (2nd ed.). Academic Press.

網絡擴展解釋

波導耦合是指不同波導之間或同一波導内的電磁波模式因相互作用而産生能量交換的現象。以下是詳細解釋：

1.基本概念

波導耦合的核心是電磁波模式間的能量傳遞，分為兩種形式：

同波導模式耦合：同一波導中不同傳播模式（如正向與反向波）的相互作用。
不同波導間耦合：相鄰波導中的模式通過電場或磁場重疊實現能量交換，例如定向耦合器中的功率分配。

2.耦合類型

常見波導耦合方式包括：

棱鏡耦合：用于測量波導折射率分布。
端面耦合：實現波導間直接連接。
定向耦合：平行波導間周期性功率交換，用于調制器、光開關等。
彎曲耦合：通過微環諧振結構實現濾波功能。
超耦合：最新技術可實現相距多個波長的波導高效耦合，提升芯片設計自由度。

3.理論與參數

耦合模理論：描述模式間能量交換規律的數學模型，涉及耦合系數（如( K{12} )、( K{21} )）和自耦系數（如( M_1 )、( M_2 )）。
關鍵參數：包括耦合度（輸入與耦合端功率比，以dB表示）和插損（信號傳輸損耗）。

4.實際應用

波導耦合技術廣泛應用于光通信和集成光子器件：

功率分配與交換：如定向耦合器實現信號監測和調節。
調制與開關：利用铌酸锂材料的電光效應制作高速光開關。
濾波與複用：微環諧振器用于波分複用系統。

5.制造與挑戰

波導耦合器件（如波導雙定向耦合器）的制造需保證耦合縫精度和連接可靠性，工藝複雜度高。

如需更深入的數學推導或具體器件案例，可參考相關文獻或專業資料。