非线性平板光波导中TM波的网络分析

用横向等效网络方法分析了非线性平板波导中TM的色散关系和场分布.这种方法基于传输线理论,把非线性介质波导中复杂的电磁场问题等效于电路网络问题,用横向谐振技术得到色散方程.用数值方法计算了不同非线性机制下三层平板非线性波导中的TM波传输特性.     

用转移矩阵法研究LNN型非线性平面光波导

用转移矩阵法数值分析了芯区和衬底为非线性介质、覆盖层为线性介质结构平面光波导的传播特性,包括TM的模场分布和功率与有效折射率之间关系的分析.解析地表达了模式本征方程和功率分布,对非线性介质中电场强度与介质非线性系数的关系进行了研究.计算结果表明,TM的模场分布和功率与有效折射率及介质的非线性系数有关.     

对称平面单轴晶体金属波导的模式场(1)

由于平面各向异性介质金属波导的重要应用,本文讨论了光在对称平面单轴晶体金属波导(波导层是单轴晶体,两个波导界面均为金属)内的传输特性.对于晶体光轴位于波导界面法方向与传输方向构成的平面内的特殊波导结构,利用麦克斯韦方程组并结合单轴晶体的性质,精确解出了波导模式场.结果表明:1)此种特殊结构波导内存在横电波(TE)和横磁波(TM);2)TM波的坡印廷矢量与波矢方向不在一条直线上;3)波导层为负单轴晶体时波导主模是TE波主模,而波导层为正单轴晶体时波导主模是TM波主模.     

基于二维光子晶体的偏振选择TE/TM波功率分配器

提出了基于二维光子晶体的具有偏振选择功能的横电(TE)和横磁(TM)波三等分功率分配器,功分器结构构建于正方晶格的十字形光子晶体波导中。利用有限元法计算结构的性质,利用Nelder-Mead算法进行了参数优化。结果表明,在输入通道引入不同的偏振选择缺陷,可使功分器具有偏振选择功能。对于TE功分器,TE波能够进入并在其中传输,TM波则不能进入;对于TM功分器,情况则刚好相反。在波导的十字交叉区域引入功率控制缺陷,可使各输出端功率相等。合理选择参数,TE和TM功分器的总传输效率分别可达99.48%和95.53%。波长扫描发现两种功分器都可工作在相对较大的波长范围内。     

基于硅波导的喇曼光放大器

在硅波导上添加反向偏压的PIN结构,当波导产生受激喇曼散射时,可以将波导中双光子吸收(TPA)产生的光生自由载流子扫出波导,降低了波导的非线性损失,极大地提高了硅波导中泵浦光对信号光的喇曼增益。为了应用已经非常成熟的硅工艺,并且应用硅波导使器件小型化,根据法布里-帕罗(F-P)腔和行波放大器理论,在硅波导两端的解理面蒸镀增透膜,应用这种波导的喇曼效应设计了一种光放大器,即基于硅波导的喇曼光放大器。建立了计算放大器增益的方程,给出了不同波导长度和输入功率情况下的放大器增益,得出适当增加波导长度和泵浦光功率可以得到较高喇曼增益的结论。基于硅的光放大器有较高的饱和功率且没有泵浦源的限制,通过调整泵浦激光的波长可以放大不同波长的信号光。     

用有效折射率法和有限元法分析多量子阱条形光波导

本文提出了一种快速和精确分析多量子阱(MQW)条形光波导的新算法。它基于有效折射率法和有限元法的结合。首先,由等效的平面波导替换多量子阱条形结构,用有效折射率法从原来问题得到平面波导的折射率分布;然后,用有限元法计算等效结构中E_(mn)~x模和E_(mn)~y模的传播常数和场强分布。文中给出了任意阱数和不同宽度多量子阱的对称结构和不对称结构的结果。     

三层非线性平面光波导TM波的精确色散关系

对于介质薄膜波导的一边或两边复盖有介电常数与光强成正比的非线性介质的三种不同结构，本文导出了三层非线性平面光波导ＴＭ波的精确色散关系。对称三层非线性平面光波导的数值计算实例与有限元法的结果完全一致。     

二维梯度折射率光波导中线光畸形波的传播控制

非均匀非线性波导中光脉冲的传播由(2+1)维变系数非线性薛定谔方程描述。采用相似变换方法求解了(2+1)维变系数非线性薛定谔方程的精确畸形波解,并讨论了带有外势项的非线性薛定谔方程控制的线光畸形波在波导放大器中的传播问题。给出了操控线光学畸形波解传播的控制条件,发现线光畸形波的特性,如振幅和位置等,在非线性光学介质中是可以控制的。在可控参数条件下,讨论了可控光畸形波在非线性介质中的传播行为,包括延迟激发、抑制和保持。研究结果在理论和实际应用上都具有重要意义。     

有损耗波导中非线性TE波的数值模拟

本文发展了一种以有限元技术为基础的数值方法,用它分析有损耗波导中的非线性TE模。在这种方法中,非线性有损耗波导中TE波与功率有关的复传播常数和局城电场分布,可从这种波导直接得到,没有任何近似。作为这种方法的应用,计算了非线性有损耗波导系统中TE0模的功率色散关系和电场分布。     

InGaAs/InAlAs多量子阱脊形波导及定向耦合器光波特性准矢量分析

提出了一种基于级数展开的三维准矢量束传播法(SE-QV-BPM)用以分析由InGaAs/InAlAs多量子阱构成的脊形光波导及定向耦合器.结果表明，刻蚀深度相同时，TM模比TE模在水平方向限制强，且TM模的模场在波导角上出现畸变；波导间距相同时，定向耦合器TM波的耦合长度大于TE波的耦合长度，对偏振态敏感.分析获得了浅/深刻脊形光波导承载的准矢量TE/TM基模、定向耦合器承载的TE/TM偶/奇模的模场分布及其有效折射率，模拟了光场在定向耦合器中的传输演变情况.另外，SE-QV-BPM导出矩阵小，计算效率高 关键词： 级数展开 准矢量束传播法 多量子阱 InGaAs/InAlAs     

Numerical modelling of TE and TM modes in lossy nonlinear optical waveguides

The intensity-dependent characteristics of nonlinear TE and TM waves in a thin film bounded by lossy nonlinear media are analysed by the finite-element method. In this approach, the power-dependent complex propagation constants and local complex electromagnetic field distributions of lossy nonlinear TE and TM waves are obtained directly from the given lossy nonlinear waveguides, without any approximations. Numerical results for these modes in a lossy nonlinear waveguiding system with different absorption coefficients are given. It is shown that the complex dispersion relations, for both TE and TM modes, are strongly power dependent.     

有损耗介质中非线性光导波的数值模拟

发展了一种以有限元法为基础的数值方法，用它分析由损耗任意大小材料构成的平面非线性波导结构所传导的非线性有损耗光波。在这种方法中，从给出的非线性有损耗波导直接得到ＴＥ和ＴＭ波与功率有关的复传播常数和局域电磁场分布。     

多量子阱平面光波导的有限元分析

本文利用有限元法分析了多量子阱平面光波导的传播特性,给出了任意阱数多量子阱光波导_TE模和TM模的有效折射率和TE模的强度分布.结果表明:γ(势阱与势垒的厚度比)值的改变,影响波导中导模的模式数目、有效折射率、双折射和强度分布;并发现在某些情况下,均方根近似是不适用的.     

A simple iterative finite-element approach for the analysis of TM guided waves in uniaxial planar waveguides

An efficient computer-aided solution procedure based on the finite-element method is developed for the analysis of TM waves in slab uniaxial waveguides. In this approach, self-consistent solutions are obtained by using a simple iterative scheme. Propagation constants and field profiles for TM guided waves in a uniaxial planar waveguide are given and compared with analytical results.     

The study of multilayer planar optical waveguide structure with nonlinear cladding

A novel method for analyzing the multilayer and multibranch optical waveguides with nonlinear cladding is presented. This method can also be used to analyze the multiple-quantum-well (MQW) waveguide structure. Numerical simulation results show that our analyses are reasonable.     

Analyzing the multilayer metamaterial waveguide structure with the Kerr-type nonlinear cladding

A general method for analyzing the multilayer metamaterial optical waveguides with the Kerr-type nonlinear cladding was proposed. To prove the accuracy of the proposed general method, a degenerated example was introduced. The analytical and numerical results show excellent agreement. The similar process can also be used to analyze TM waves propagating in the multilayer metamaterial waveguide structure with the Kerr-type nonlinear cladding.     

梯形截面多量子阱脊形波导模式特性

本文根据多量子阱双折射率的性质,运用有效折射率法和WKB法对具有梯形截面多量子阱脊形波导的模式特性作了分析,导出了E_mn^x模和E_mn^y模的本征值方程.     

多量子阱波导的传输和色散特性

本文用Floquet理论分析了多量子阱(阱垒数N>>1)波导的传输和色散特性,给出了适用于TE和TM两种偏振态的等效三层平板波导芯子折射率的解析公式,该公式清楚地说明了多量子阱波导的本征双折射行为。