为什么衬底的场量从芯层芯片表面钝化层的值衰减到1/e

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半导体器件物理简答题
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第二章 从Maxwell方程组到光波导理论.doc
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第二章 从Maxwell方程组到光波导理论
光是一种特殊波段的电磁波,它在波导中传输满足电磁场的基本方程――Maxwell方程组。这一章中,我们将从Maxwell方程组出发,建立光在波导中传输的电磁波理论与几何光学理论,进而讨论光在波导中的传输行为。
§2.1 Maxwell方程组
19世纪60年代,英国物理学家麦克斯韦(James Clerk Maxwell,)在法拉第、高斯等人对电磁现象深入研究的基础上,加上他自己对电磁现象与力学的类比,提出了涡旋电场和位移电流假设,建立起一组完整的定量描述宏观电磁现象的基本方程,即著名的Maxwell方程组。根据这组基本方程,麦克斯韦预言了电磁波的存在,并指出光波就是波长极短的电磁波,从而使人类对光的本质的认识向前迈进了一大步,也在物理学发展史上建立了一座新的里程碑。迄今为止,除了光发射与吸收必须用量子理论才能圆满解释外,麦克斯韦的经典电磁理论仍是分析光波传输问题的理论基础。
2.1.1 Maxwell方程组
宏观电磁现象可以用电磁场来描述。真空中的电磁场由电场强度和磁感应强度来描述。而为描述场对物质的作用,如光在透明介质中传播,则需再引入电位移矢量和磁场强度。在电磁场中每一点,这些矢量随时间和空间的变化关系由Maxwell方程组给出 (2.1.1a) (2.1.1b) (2.1.1c) (2.1.1d)
式中,为介质中的传导电流密度;为自由电荷密度。(2.1.1)式中四个方程不是独立的,如果认为电流连续方程 (2.1.2)
是独立方程,则c、d两式可由a、b两式推出。为了从(2.1.1)式完全确定电磁场量,尚需给出、与、的关系,即物质方程 (2.1.3a) (2.1.3b) (2.1.3c)
式中,为介质的电导率,对良好介质可以认为近似为零;和分别为真空的介电常数和磁导
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