Tinjauan Proses Pemanduan Cahaya Menggunakan Teori Medan Elektromagnetik

 

 

            Proses pemanduan cahaya di dalam pandu gelombang slab step – indeks dibedakan atas modus transverse elektrik (modus TE) dan modus transverse magnetic (modus TM). Sebagaimana dijelaskan pada bagian awal, pada cahaya terpolarisasi TE, komponen medan listrik terpandu adalah tegak lurus terhadap bidang datangnya, sebaliknya pada modus TM komponen medan magnetnya yang tegak lurus terhadap bidang datang. Karena itu proses pemanduan pemanduan cahaya modus TE lazim dipresentasikan dengan perambatan medan listrik E, sedangkan pemanduan cahaya modus TM dipresentasikan melalui perambatan medan magnetnya H. penurunan persamaan gelombang yang menyatakan perambatan masing – masing medan E dan medan H tersebut didasarkan pada seperangkat persamaan Maxwell.

            Telah dijelaskan bahwa bahan penyusun pandu gelombang optikumumnya berupa bahan dielektrik yang bersifat nonmagnetic, sehingga permeabilitasnya sama dengan permeabilitas  ruang hampa yaitu μ = μ0.  Dengan memanfaatkan hubungan permitivitas listrik ᵋ terhadap indeks bias bahan n yaitu ᵋ = ᵋ0 n2, maka kecepatan fasa cahaya yang merambat dalam bahan dapat dinyatakan sebagai v = c / n, dimana c adalah kecepatan cahaya dalamruang hampa.

                Mengingat bahan dielektrik tidak mengandung muatan beban maka ρf =0 memberi konsekuensi terhadap berlakunya gauge coulomb nabla . E = 0.

Ekspresi medan listrik E dan medan magnet H yang mematuhi kedua persamaan gelombang sangat menentukan karakteristik cahaya terpandu. Sebagaimana lazimnya penyelesaian persamaan diferensial parsial, penyelesaian juga dilakukan dengan menyatakan medan listrik dalam bentuk perkalian antar komponen medan fungsi  ruang dan waktu. Langkah penyelesaian tersebut relative menjadi lebih mudah bila penyataan medan separasi tersebut dilakukan dengan mempertimbangkan struktur pada pandu gelombang dan arah perambatan cahayanya. Untuk cahaya yang terpandu dalam pandu gelombang slab, penyelesaiannya dilakukan dengan mengacu pada struktur, sehingga system koordinat yang sesuai adalah system koordinat kartesian. Dengan bidang datang cahaya yang terletak pada bidang x – z ini, maka untuk pemanduan modus TE (transverse electric, medan listrik tegak lurus bidang datang), medan listrik yang mewakili perambatan cahaya hanya komponen kea rah sumbu y yaitu Ey, hal ini karena komponen medan kea rah  dua sumbu lainnya adalah nol (Ex = Ez = 0).