两种方法各有其适用的范围，就几何光学理论，其分析直观，但做了一定的近似，并且不能得到场的分布，但对于简单问题的分析十分适合；波动光学理论，推导过程中未做近似，可以求光的各类特征，但是计算复杂。

2。1。1  几何光学理论及导模理论

光的本质是电磁波，但是电磁场理论的求解比较复杂，很多情况下并不需要从电磁场的角度来分析光的传输特性，而是可以将光波波长近似为0，简化为带方向的射线，来分析光波导，即几何光学理论。

首先对于最简单的平板光波导，如图2。1所示，图中芯层的折射率为，包层的折射率为，衬底层的折射率，为了将光束缚在芯层中传输，三个折射率应该满足的关系。

图2。1  平板波导中的反射与折射

一束在芯层中传播的光，当以入射角入射到芯层与上包层界面时，将会被分成两部分，一部分被反射回来，另一部分则发生折射能量被辐射出去，折射率与入射角应满足式（2。1）的关系：

在图2。1中，和都比大，不妨认为，也就是，随着的角度的继续增加，达到90°，大于90°，即上下界面均发生全反射，则有

这个时候的即为临界角，且有。当光入射的角度超过时，光将会在芯层与上包层和衬底界面均发生全反射，将光束缚在芯层区域一步步向前传输。从上述分析可知，芯层、上包层和衬底的折射率决定了临界角的大小。来:自[优.尔]论,文-网www.youerw.com +QQ752018766-

一般情况下， ，所以 。随着光入射的角度的慢慢增大，存在如图2。2所示三种情况。

当较小， ，光在上下界面均会逸出波导，光基本不受限制，这一模式称为包层辐射模式。

随着光入射角度的增大， ，光在芯层与上包层的分界面处发生全反射，在与下包层分界面处不再被束缚而是发生折射从波导中辐射出去，也就是说光在芯层区受到的束缚仍然不够，这一情况称为衬底辐射膜[4]。

当足够大， ，光在上下包层分界面处均全反射，这种情况对应于传播的波导模式。