用久期微扰理论将弹簧振子模型退化为耦合模理论

尽管耦合模理论在过去几十年内已经被广泛研究,但它的理论来源还是困扰着广大研究者.在这里,基于久期微扰理论,将经典弹簧振子模型退化为耦合模理论,并将该理论用于解释音叉耦合的实验现象.研究表明这种方法将耦合模理论中每一项的系数都与经典力学中的相关物理量建立关联,且理论和实验结果符合得很好.该研究为耦合模理论中每一项的来源提供了一种较严谨的推导方法,在线性耦合体系的理论研究方面有一定的指导意义.     

用耦合波理论求解渐变折射率光纤的传播常数和模式场

本文应用耦合波理论来计算任意渐变折射李光纤的传播常数和模场分布.将无限伸展的抛物型折射率分布光纤作为一个理想波导,任意径向不均匀折射率分布光纤便可以视作该理想波导的微扰,其模场可以展开成一组完备的理想波导模的叠加.然后,模场和传播常数可以通过耦合波方程求得.进一步将一阶微分方程组形式的耦合波方程变换成线性方程组,使计算过程大大简化.文中给出了数值计算结果,并将其与准确值进行了比较.     

光子晶体微环插分滤波器的理论分析与数值模拟

设计了基于二维正方晶格光子晶体微环的插分滤波器的基本结构,对其进行了时域耦合模理论分析,得到了输出端口的归一化透射率表达式。利用时域有限差分法对滤波器进行数值仿真,仿真结果与时域耦合模理论分析结果一致。结果显示,经过合理的参数调节,滤波器的传输效率可达到98％。这一分析方法同样可以适用于其他光子晶体结构。     

RLC耦合回路的另一种描述

一般采用两个谐振子模型来描述RLC回路.然而两个谐振子模型是两个二阶微分方程,求解起来比较复杂.为此我们针对RLC回路体系,理论上和实验上研究了一阶微分方程的耦合模理论与两个谐振子模型之间的关联.研究表明耦合模理论可以推广到电路体系.     

互易波导模式耦合理论

波导中模式耦合是一种普遍的现象.在光纤通信中不同导模之间的耦合会引起串扰,导模和辐射模的耦合会降低导模的功率.另一方面,利用模式耦合现象能设计出具有特定功能的耦合器和分束器等光学器件.模式耦合在光纤通信和光纤传感中也具有广泛应用.因此,分析研究波导模式如何耦合具有重要的应用价值.模式耦合理论是研究波导中模式耦合的常用方法,不仅提供了一种直观的物理图景来描述光学模式如何杂化,而且还对相关模式如何杂化给出定量评估.近年来,以宇称时间对称性结构为代表的非厄米波导成为研究热点,但传统模式耦合理论在这种情况下不再适用.本文简述了模式耦合理论的发展历史,详细介绍了构造互易波导模式耦合理论的关键概念和方法,进一步回顾了在波导模式耦合理论方面的一系列代表性工作,尤其是手征对称模式耦合理论以及广义模式耦合理论,总结了这些模式耦合理论和传统模式耦合理论之间的联系,最后简单介绍了它们在宇称时间对称波导及各向异性波导中的应用.     

非均匀反射全息图的理论分析

本文对非均匀反射全息图进行了理论分析.在考虑记录介质吸收的情况下,通过适当的变换,将耦合波理论中由两个线性微分方程构成的微分方程组——耦合波方程,化为一个变系数非线性微分方程——黎卡提方程.并对方程的性质进行了分析.通过数值解,发现了一些新的很有意义的现象.     

统一非对称光波导横向耦合模理论分析

光波导横向耦合模理论包含正交耦合模理论和非正交耦合模理论两大类, 为了追求形式上的完美, 两类理论没有统一的解析解, 并且都没有对非匹配耦合系统中耦合功率的非对称性进行深入研究. 本文一方面由Helmholtz方程出发推导出了一种新型的非正交耦合模方程, 并对两类理论中的耦合模方程进行了统一处理和求解, 得到了一种统一的解析解; 另一方面根据所得到的统一的解析解对非匹配耦合系统中耦合功率的非对称性进行了详细研究, 计算结果表明非匹配耦合系统中的最大互耦合功率和最小自耦合功率均可用统一的解析解进行近似计算. 关键词： 光波导 耦合模理论 耦合器 最大耦合功率     

基于案例式教学法力学与理论力学 课程关联教学的研究

根据当代教育的发展和理论物理教学中存在的问题, 针对工程人才短缺和本科生培养质量问题, 提出 基于案例式教学法在力学与理论力学课程关联教学的思想, 介绍了案例式教学法的基本内涵, 同时探索了案例式 教学法在力学与理论力学课程关联教学的研究, 为培养国家急需人才提供了理论与实践的保障     

应用耦合模理论研究光在圆对称双包层光纤中的传输

为了深入理解双包层光纤的光场传输特性,应用耦合模理论将双包层光纤等效为相互耦合的单模光纤和环形芯光纤,研究了圆对称的双包层光纤的光场传输.通过计算单模光纤LP01模和环形芯光纤导模的耦合系数发现了环形芯光纤LP0n模的耦合系数远大于其它导模的耦合系数,且LP0n模中的高阶模比低阶模的耦合系数大.据此,应用耦合模理论计算得到了该双包层光纤的光传输特性,计算结果发现光场沿光纤轴向呈近似周期分布,且纤芯中光功率变化的平均周期随波长递增,但平均归一化功率与光纤参数紧的选择有关.     

各向同性光波导受到各向同性微扰时的严格矢量耦合模理论

从Maxwell方程出发，推导出各向同性光波导受到各向同性微扰时严格的非正交矢量耦合模理论，在耦合系数的表达式中发现不包含Wei-Ping Huang 的准矢量耦合模理论中的偏振耦合项，但在推导过程中曾出现过偏振耦合项.最后认为这是由于偏振耦合项是二阶小量，而弱导近似忽略了与之相等的二阶小量耦合项.因此,严格的矢量耦合模理论不存在该项而准矢量耦合模理论可把偏振耦合项作为修正项.     

基于弱耦合模理论的空间多波导耦合特性研究

不在同一平面的空间多波导中光耦合发生在横截面两个方向,利用空间多波导可以方便、有效地实现不同层间器件的互连。将平面波导耦合模理论推广到空间多波导之间的耦合,在弱导引条件下给出了空间多波导的耦合方程。利用该耦合方程对三维集成光学器件中常见的空间三波导和空间四波导的耦合特性进行分析,得出光强分布及耦合长度的解析表达式,并用三维全矢量光束传输法验证了分析结果。分析结果表明利用空间多波导可以实现水平和垂直两个方向上的均匀或非均匀分束,为利用空间多波导之间相互耦合的三维定向耦合器件的设计和分析提供理论基础。     

Coupled-Mode Analysis of an NRD-Guide Coupler Based on Singular Perturbation Technique

A coupled-mode formulation for an NRD-guide coupler is presented using the singular perturbation technique. The first-order and second-order perturbations are taken into account in the analysis and the coupled-mode equations based on the eigenmodes of each waveguide in isolation are derived. The propagation constants obtained by these equations are compared with those by the exact theory, conventional coupled-mode theory, and improved coupled-mode theory. The numerical results of present formulation are in good agreement with the exact theory and superior to those of the other formulations.     

原子-辐射场相互作用系统量子统计力学的相干态表述

用Ｈｅｉｓｅｎｂｅｒｇ－ｗｅｙｌｅ（简称Ｈ－Ｗ）群直积ＳＵ（２）群上的相干态表述了原子－辐射场相互作用系统的量子统计力学,引入一个新定义的分布函数,将平衡态下密度矩阵的Ｂｌｏｃｈ方程转换成可分离变量的偏微分方程,给出了方程的形式解,算符和其平均值的表示。     

表面镀层长周期光纤光栅双峰谐振及其透射谱研究

采用严格的耦合模理论,通过求解表面镀层长周期光纤光栅的特征方程,给出了双峰谐振波长的确定方法,以及它与光栅周期和模式序数之间的关系。结果表明,对应于较高次的包层模式,存在双峰谐振现象,且包层模式序数越高,与芯模产生谐振耦合所需的光栅周期越小。进一步讨论了双峰谐振波长的间距随薄膜参量与光栅参量变化的关系,描绘了这些参量对透射谱衰减谐振峰的影响,理论分析结果与X.W.Shu的无镀层长周期光纤光栅实验结果一致。这些研究为建立高灵敏的双峰谐振薄膜传感器提供了结构优化的理论支持。     

Coupling coefficient of two-core microstructured optical fiber

In this paper, coupled-mode theory is applied to a two-core microstructured optical fiber for the first time to calculate the coupling coefficients for different fiber structures by employing a simple effective index model approach. The dependence of the mode coupling properties upon the geometrical parameters of the two-core structures (air-hole arrangement, hole size, and pitch size) and wavelength are evaluated systematically. The effective index coupled-mode theory is compared with the finite-element method based super-mode theory in details and the results show good agreement. The coupling characteristics are proven to be insensitive to the longitudinal strain by considering the photoelastic effects.     

三角结构三芯光子晶体光纤中的模式耦合特性分析

基于耦合模理论,得出了三角结构三芯光子晶体光纤(TTC-PCF)的耦合模方程.数值模拟研究了该结构中纤芯间的定向耦合特性,分析了光纤结构及入射波长对耦合系数的影响以及入射光振幅比对纤芯间能量耦合特性的影响.结果表明,通过调节入射光振幅比可实现对纤芯间耦合强度的连续调节.对比了耦合模理论与束传播法得到的结果,两者表现出很好的一致性.结合TTC-PCF展现的独特耦合传输性能,讨论了其在耦合强度连续可调光纤定向耦合器和大模场光纤激光器的设计与制备等方面的可能应用前景.     

Lattice quantum chromodynamics equation of state: A better differential method

We propose a better differential method for the computation of the equation of state of QCD from lattice simulations. In contrast to the earlier differential method, our technique yields positive pressure for all temperatures including the temperatures in the transition region. Employing it on temporal lattices of 8, 10 and 12 sites and by extrapolating to zero lattice spacing we obtained the pressure, energy density, entropy density, specific heat and speed of sound in quenched QCD for 0.9 ≤ T/T _c ≤ 3. At high temperatures comparisons of our results are made with those from the dimensional reduction approach and also with those from a conformal symmetric theory.      

The Coupled-mode Theory of Grating-assisted Parallel Optical Fiber Cores

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｇｒａｔｉｎｇ ａｓｓｉｓｔｅｄｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｃｏｕｐｌｅｒｉｓａｎａｔｔｒａｃｔｉｖｅａｄｄ ｄｒｏｐｆｉｌｔｅｒｆｏｒｄｅｎｓｅｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｄｉｖｉｓｉｏｎｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ (ＤＷＤＭ ) .Ａｎｕｍｂｅｒｏｆｓｕｃｈａｄｄ ｄｒｏｐｆｉｌｔｅｒｓｈａｖｅｂｅｅｎｐｒｏｐｏｓｅｄａｎｄｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄ[1～ 5] .Ｔｗｏｍａｉｎａｐｐｒｏａｃｈｅｓｈａｖｅｂｅｅｎ ｐｒｏｐｏｓｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅ ｇｒａｔｉｎｇｅｆｆｅｃｔｉｎｄｉｒｅｃｔ…