确定离子交换平面波导折射率分布的预测-校验法

提出一种基于反WKB法与分段线性插值的最小二乘拟合方法(即预测-校验方法)来确定离子交换玻璃波导的横向折射率分布,它将反WKB法与分段线性插值所计算出的结果作为近似值(预测),然后进行最小二乘拟合(校验),并与基于反WKB的分段线性插值方法进行比较.数值计算表明,这一算法能有效地重建渐变离子交换平面波导的横向折射率分布.     

渐变折射率波导表面折射率的确定

单调变化的渐变折射率波导的表面折射率大于波导基模的有效折射率,因而不能用传统的m-线方法测量。利用分析转移矩阵(ATM)方法研究了渐变折射率波导中的表面等离子波,提出了一种确定波导近表面折射率的实验技术,在波导折射率分布的拟合中,得到了比传统逆WKB方法更为合理的结果。     

渐变折射率平板波导的逆分析转移矩阵方法

利用分析转移矩阵方法，可精确计算任意折射率分布光波导模式的有效折射率。在此基础上，推出了逆分析转移矩阵方法，根据实验测量的导模有效折射率来拟合光波导的折射率分布，取得了比逆WKB方法更为合理的结果。     

Fermi折射率分布光波导的模方程

对Fermi折射率分布的特性进行了分析,用光线理论推导出Fermi折射率平面光波导的近似超越模方程.理论分析和实验结果比较表明,Fermi折射率分布函数能较好地描述准阶跃渐变折射率.得到的近似模方程相当精确地决定了这类波导的模式特性,比阶跃折射率近似精确.     

Ag-Na离子交换玻璃波导的折射率分布研究

用Ag-Na离子交换技术制备了玻璃平面波导.通过棱镜耦合技术测量了波导的模折射率,用反WKB方法拟合得到了平面波导的折射率分布为高斯分布.发现Ag-Na离子交换的扩散系数与交换时间有关,并且随着交换时间的增加而减小.使用随离子浓度变化的扩散系数求解扩散方程得到了玻璃内部Ag离子浓度分布,并通过SEM谱证实了求解的正确性;使用一次多项式模拟的方法求解折射率变化与Ag离子浓度变化之间的关系,得到了平面波导的折射率分布.与反WKB法只能获得多模离子交换平面波导的折射率分布相比,这种方法可以得到任意扩散时间下折射率变化与Ag离子浓度,可以获得单模平面波导的折射率分布.     

平面光波导折射率分布的测定

利用棱镜耦合原理与改进的反WKB理论，实现了平面光波导折射率分布的测定.通过该方法获得了离子交换玻璃波导折射率分布曲线，该方法具有操作简单、测量准确的优点.     

金属包层渐变折射率介质光波导的传输特性与损耗

用金属包层介质光波导损耗的微扰理论及藉助多层近似法用递推公式分析渐变折射率波导传播常数的方法,对几种类型的金属包层渐变折射率介质光波导的传输特性与损耗进行分析和讨论,得到了与精确数值计算结果相吻合的结果.     

扩散平面光波导的传递函数方法

引入一种计算光波导传播特性的新方法传递函数方法。给出了公式推导,计算了扩散各向同性及扩散各向异性平面光波导的传播特性,并与其它方法所得结果进行了比较。结果表明用传递函数方法处理折射率渐变分布的光波导问题,计算相对简单,可以得到精确的数值结果。     

K-Na离子交换单模平面波导的制备及其表征

通过K-Na离子交换技术制备了多模玻璃平面波导.采用棱镜耦合技术测量了波导的有效折射率,用IWKB方法拟合得到K-Na离子交换波导的折射率分布符合高斯分布,由色散曲线得到单模波导的制备条件(即扩散深度范围),从而得出单模波导的离子交换时间范围,制备出单模波导,并通过求解WKB色散方程得出单模波导的表面折射率.用普通数码相机,通过对离子交换平面玻璃光波导传输线进行数字成像,根据传输线上的光强分布拟合出光强传输衰减曲线,计算出单模波导的传输损耗大约为0.4 dB/cm.     

迭代法重建平板光波导折射率分布

提出了一种用于重建渐变折射率平板光波导折射率分布的方法,这种方法通过数值法求解亥姆霍兹方程．从光波导的低阶模开始采用迭代法顺次对各个模式对应的“转折点”位置进行校正．并多次重复迭代以消除“转折点”外折射率分布的变化对相应模式“转折点”位置的影响。借助WKB近似原理说明了这种方法迭代过程中“转折点”坐标的收敛性。对折射率按照指数规律变化的平板光波导的折射率分布重建结果证明这种方法具有较高的精度。分析表明：这种方法克服了WKB法固有的缺陷,即忽略模式“转折点”外折射率分布对相应模式传输常鞋的影响和“转折点”处相移的不确定性,因而比逆WKB法具有更好的自洽性和精确性。     

一种简单精准的渐变折射率分布光波导分析方法

渐变折射率分布的光波导分析对光波导器件的设计和研究至关重要, 近年来已提出了多种分析方法, 然而在简便性或准确性上都存在着不足. 为此, 提出了一种分析渐变折射率分布光波导的方法, 能够结合现有的Wentzel-Kramers-Brillouin近似法和离散化的波动方程, 构建模场分布, 再结合变分运算方程和修正的模式本征方程, 计算出较为精确的有效折射率. 与其他分析方法相比, 该方法较为简单, 而且有一定的精度.     

光波导折射率分布的数值计算法

介绍了光波导折射率分布的数值计算法，采用该方法，可由光波导输出端面的二维光强分布得到的其折射率差的二维分布和沿ｘ，ｙ方向的线分布，文中给出了Ｔｉ：ＬｉＮｂＯ３光波导沿垂直于基片表面方向的折射率差分布的测量结果。     

一种适用于任意折射率分布的等效折射率方法

提出了一种新的等效折射率方法,可以将光波导的两维折射率分布精确等效成一维折射率分布。从波动方程出发,通过严格的数学推导,得到了一维等效折射率分布的表达式。该等效折射率分布由二维光波导的模场分布和折射率分布决定。在此等效过程中,几乎无任何近似,因此具有比传统等效折射率方法(EIM)更高的精度,而且不受波导截止条件的限制,并适用于任意的折射率分布结构。以SOI(silicon-on-insulator)脊型光波导为例,给出新方法的一个具体等效实施过程,比较了新方法与传统等效折射率方法计算得到的等效模场分布及等效折射率,结果显示本文方法的有更高的计算精度。最后,文中给出了一个利用这种等效方法计算弯曲波导损耗的例子。新方法可以使对三维结构(截面为任意折射率分布)的模拟简化成二维模拟。     

The cladded parabolic-index profile waveguide: analysis and application to stripe-geometry lasers

A two-dimensional real waveguide having a parabolic distribution of dielectric permittivity in the core region, flanked by cladding layers of constant refractive index is proposed as a model for a class of stripe-geometry injection lasers. The model is analysed by a series-solution method and results are given in terms of plots of normalized propagation constant, near-field filling factor, and far-field half-angle, all versus normalized frequency. These results are compared with those for the alternative models of (a) a homogeneous core waveguide, and (b) a medium whose dielectric permittivity varies quadratically with position throughout the whole of space.Apart from the series-solution method which was employed, a survey is included of other techniques available for analysing this waveguide model. These include perturbation theory, variational analysis, an exact solution of the scalar wave equation, and the WKB approximation.     

Recovery of Graded Index Profile of Planar Waveguide by Cubic Spline Function

A method is proposed to recover the refractive index profile of graded waveguide from the effective indices by a cubic spline interpolation function. Numerical analysis of several typical index distributions show that the refractive index profile can be reconstructed closely to its exact profile by the presented interpolation model.     

非均匀平板波导的色散方程

利用转移矩阵理论分析了任意折射率分布平板波导的传输特性，导出了非均匀平板波导的近似解析色散方程，并指出了ＷＫＢ近似的局限性，数值比较的结果表明，文中所得公式的精确度优于传统的ＷＫＢ方法和其它近似方法。     

Formation of planar optical waveguides in the new nonlinear gadolinium calcium oxoborate, Ca(4)GdO(BO(3))(3), crystal by 2-MeV He(+) implantation

A planar waveguide composed of the new nonlinear material, Ca(4)GdO(BO(3))(3) (GdCOB), is reported. This crystal belongs to the calcium oxoborate family. It has attractive nonlinear properties that can be of great interest in integrated optics applications. We used a method of He(+) implantation to fabricate waveguides in GdCOB crystals by creating a buried layer of lowered refractive index a few micrometers beneath the surface. Both TE and TM modes were observed. Therefore, according to the Y cut of the crystal, refractive-index values of n(x) , n(y) , and n(z) were obtained. Index profiles were reconstructed by an improved inverse WKB method. The profiles showed a steplike index behavior, indicating that the guiding region obtained was of good optical quality.