混合模

混合模 （hybrid mode） 電磁波傳播方向上既有電場分量又有磁場分量的波型，又稱混雜模或孿生模。一般用HE模或EH模來表示。

中文名：混合模

英文名：hybrid mode

基本介紹

• 中文名：混合模
• 外文名：hybridmode

混合模簡介

管壁非完全導電的規則波導一般不存在單純的TE模和TM模，傳輸的電磁波一般是混合模。管壁非完全導電，即管壁有電阻，管壁表面的切向電場就不為零，傳輸的電磁場將不是由切向電場為零的邊界條件所得到的正規模；另一方面，該切向電場已成為電源，將激發出其它模式，即模式之間有了耦合，故傳輸的電磁波為混合模[1]。以圓形波導為例，若輸入圓形波導的是TE模，管壁表面的縱向電流將在管壁上產生縱向電壓，亦即產生了有縱向電場的模式，即TM模；若輸入圓形波導的是TM模，在管壁表面的電場分Eφ．將不為零，管壁將有橫向電流Jφ，與此相聯繫，在波導內就將有縱向磁場的模式，即TE橫。只有對稱模式TEon模沒有縱向管壁電流，不會產生縱向電場；對稱模式TMon模沒有Eφ分量，不會產生縱向磁場，才能保持單純的TEon或TMon模。因此，非完全導電管壁電阻損耗將起模式的耦合作用，使傳輸的電磁波一般為混合模。

在橫向非均勻媒質填充波導相開波導中，一般也不存在單純的TE模和TM模。為了滿足媒質分界面上的電磁場連續條件，要求電磁場的六個分量都不等於零。但在一些特殊情況下，倒如媒質分界面與y軸平行的介質板部分填充矩形波導，見圖，混合模的Ex或Hx有可能為零，稱之為縱模：縱磁模（LM橫）的Hx=0或Hy=0；縱電模（LE模）的Ex=0或Ey=0。

圖1 介質板部分填充矩形波導

混合模一般包含所有6個場分量[2]，既有縱向電場，又有縱向磁場，可以看成是TE模和TM模按一定比例的組合，因此有時可利用已有的TE模和TM模的公式來導出這種組合模的場分量，其TE模和TM模的比例關係要由具體結構的邊界條件來決定。

特點

①電磁波傳播方向既有電場分量又有磁場分量。

②混合模是管壁非完全導電規則波導或有關導行系統的簡正模（單獨適合麥克斯韋方程組並滿足波導邊界條件的解），具有離散譜。

③結構理想的波導中混合模互相正交，彼此獨立，互不耦合，但波導中的任何不規則性都會使混合模發生耦合。

光纖中的HE和EH模

光纖中實際存在的是混合模，並可分為HEmn和EHmn兩套混合模。從物理圖像來說明，光纖中的導波場Er和Eφ相位差π/2，而幅度不同，可以認為是橢圓極化的，故光纖中的波型是橢圓極化波。它們由兩個強弱不同的圓極化波組成，若強者為右旋圓極化波（其旋轉方向與波行進方向一致）則為HEmn模；若強者為左旋圓極化波（其旋轉方向與波行進方向相反）則為EHmn模。波型指數m、n分別是電磁場沿圓周和徑向的變化次數。

光纖中的HEmn和EHmn模具有表面波特徵，其截止是由於輻射模的出現。

HE11模是均勻光纖的主模，是單模光纖的工作模式。線極化的HE11模相似於金屬圓波導中的TE11模，不同的是前者是有六個場分量的混合模，後者是純TE模。

在實用的光纖中，混合模的縱向場分量遠小於橫向分量，而且任何EH_m-1,n模和HE_m+1,n模是簡併的，疊加結果構成弱導光纖的線極化模，簡稱LP模（見簡併模）。