基于道格拉斯格式的宽角有限差分光束传播法分析大角度交叉波导

交叉波导是集成光学中的一种重要的器件单元，针对大角度交叉波导的结构及折射率分布，运用基于广义道格拉斯算子的宽角多步有限差分光束传播法模拟大角度交叉波导的传输特性，数值计算出波导中的光场的分布。与Crank-Nicholson格式的有限差分光束传播法相比，该算法在几乎不增加计算时间和计算机内存资源的情况下，结合了广义道格拉斯格式的有限差分光束传播法截断误差小[只有o(△x)^4]和宽角多步法所具有较高精度的优点，是光波导器件理想的数值模拟工具。在此基础上计算分析了大角度交叉波导的输出分支波导的能量与交叉角度的关系，以及交叉角度对波导间能量耦合的影响。这为实际的设计制作光器件的工作提供了极好的基础。     

基于有限差分束传播法的Mach-Zehnder型波导电光调制器的模拟设计

针对掺钛铌酸锂ＭａｃｈＺｅｈｎｄｅｒ型波导电光调制器的结构及折射率分布，运用有限差分束传播方法（ＦＤＢＰＭ）进行模拟计算，取得了二维情况下的最佳设计尺寸在此基础上，把所得的设计结果与原有的用快速傅里叶束传播方法（ＦＦＴＢＰＭ）所得的结果进行比较和分析结果显示，运用有限差分束传播方法不仅取得了预期的结果，而且，这种方法比原有的快速傅里叶束传播方法更快捷和方便，是器件设计的理想和现实的数值模拟工具     

基于有限差分束传播法的Mach-Zehnder型波导电光调制器的模拟设计

针对掺钛铌酸锂Mach-Zehnder型波导电光调制器的结构及折射率分布,运用有限差分束传播方法(FD BPM)进行模拟计算,取得了二维情况下的最佳设计尺寸.在此基础上,把所得的设计结果与原有的用快速傅里叶束传播方法(FFT BPM)所得的结果进行比较和分析.结果显示,运用有限差分束传播方法不仅取得了预期的结果,而且,这种方法比原有的快速傅里叶束传播方法更快捷和方便,是器件设计的理想和现实的数值模拟工具.     

负媒质模型的时域有限差分法分析

 负折射率媒质是一种人造媒质，在某一微波波段内其介电常数和磁导率同时为负值。对TE模电磁场满足的麦克斯韦方程组进行数值处理，解决了直接利用时域有限差分方法在Yee’s网格下计算负折射率媒质内部场分布时的数值发散问题。通过数值算例，验证了方法的可行性，模拟了负折射率媒质内部及周围的电磁场分布。     

高斯光束计算平板波导自由传输区远场分布及其修正

对近轴近似条件下求解亥姆霍兹方程得到的高斯光束显式传播公式做了分析，同时，基于基尔霍夫衍射理论，在菲涅耳近似的条件下给出了相应的高斯光束在远场的传播公式，在此基础上，对近轴近似条件做出了定量分析，给出了这个近似条件引入的误差，提出了一种计算高斯光束远场分布的修正方法，并采用有限差分-光束传播方法(FD-BPM)来检验各种方法的准确性。把这种修正方法应用到平面光集成波导器件，如阵列波导光栅(AWG)、蚀刻衍射光栅(EDG)等器件的设计和模拟中，可以大大降低工作的复杂性，同时可以得到精确的结果。     

新型SOI基3×3多模干涉波导光开关的优化设计

提出了一种基于SOI材料的新型3×3多模干涉(MMI)波导光开关,在开关的多模波导中引入折射率调制区,利用硅的等离子色散效应改变多模波导局部区域的折射率,使得光场在传输过程中的相位发生变化,进而确定输出光场位置,实现开关功能。采用有限差分光束传播法(FD-BPM)方法对开关的各个状态进行了模拟和分析,并对器件的结构参量进行了优化设计,采用优化后的结构参量,开关可实现的最大消光比达到-17.27 dB。     

多层线型分割法分析渐变型平板介质波导

提出了一种求解渐变折射率平板光波导的传播常数和场强分布的数值计算方法，计算了几类典型的渐变折射率波导的传播常数数值，并与其它方法进行了比较，结果表明，该方法计算的精度极高，速度较快，有实用价值。     

聚合物波导M-Z调制器TM模的泰勒级数展开法研究

根据聚合物脊型波导的结构特点，利用有效折射率法求出其横向折射率分布，将三维传播转化为二维传播，并从标量波动方程出发，在傍轴近似的情况下，采用Crank-Nicholson差分格式，得到了泰勒级数展开法基本计算格式，并对算法进行了适当优化；通过对Mach-Zehnder光波导TM模的模拟，分析了各种参数对损耗的影响。结果表明：泰勒级数展开法具有精度高、稳定性好、算法简单、易于编程等优点，是一种比较理想的光波导数值分析方法，可为聚合物电光调制器的设计制作提供理论参考。     

三维光波导器件设计中的多重网格法FD-BPM

将一种高效的数值计算方法-多重网格法引入到三维有限差分波束传播法(FD-BPM)中.计算了均匀介质内定向高斯波在不同角度时的传播问题，并与解析法的结果进行了比较.最后计算了矩形波导的传播模式，并与交替方向迭代法BPM计算的结果进行了比较.证实了此方法的可靠性，而且这种方法大大提高了广角三维FD-BPM的计算速度，在三维光波导器件的模拟设计中很有发展潜力.     

光子晶体光纤的纤芯等效半径分析

应用有限差分光束传播法和平面波展开法分别计算得到光子晶体光纤的基模有效折射率和包层有效折射率，结合阶跃折射率光纤的模色散方程解出该结构的等效芯半径. 通过对不同结构下光子晶体光纤的研究，找到其等效芯半径随结构参数的变化规律，并根据计算结果将此规律以近似公式的形式给出. 该分析和结果可为利用有效折射率法分析光子晶体光纤时等效芯半径的选取提供一定的理论依据.     

聚合物Mach-Zehnder脊形波导的优化设计

 利用变分有效折射率法计算了TE基模和高阶模的光场分布,计算结果表明,该方法计算量小,精度高,为聚合物集成光电子器件中脊形光波导的理论分析与优化设计提供了简单高效的途径。利用有限差分束传播法对Mach-Zehnder波导的传播及损耗特性进行了理论分析,得到了不同Y分支角、波导宽度、波导间距时波导传输功率与距离的关系,优化得到的结构参数为：Y分支角1.1°,脊宽5 μm,波导间距20 μm。     

来自γ暴的甚高能γ射线

以膨胀火球模型解释来自γ暴的甚高能γ射线,其中考虑了高能γ射线产生效率,相对论效应以及宇宙背景辐射等因素,计算表明,大于10GeV的γ射线的喷射可能在火球膨胀开始后约10^－5s发生,其到达地面时的通量可达10^－4—10^－6cm^－2.     

Investigation of Stability and Hydrodynamics of Different Lattice Boltzmann Models

Stability and hydrodynamic behaviors of different lattice Boltzmann models including the lattice Boltzmann equation (LBE), the differential lattice Boltzmann equation (DLBE), the interpolation-supplemented lattice Boltzmann method (ISLBM) and the Taylor series expansion- and least square-based lattice Boltzmann method (TLLBM) are studied in detail. Our work is based on the von Neumann linearized stability analysis under a uniform flow condition. The local stability and hydrodynamic (dissipation) behaviors are studied by solving the evolution operator of the linearized lattice Boltzmann equations numerically. Our investigation shows that the LBE schemes with interpolations, such as DLBE, ISLBM and TLLBM, improve the numerical stability by increasing hyper-viscosities at large wave numbers (small scales). It was found that these interpolated LBE schemes with the upwind interpolations are more stable than those with central interpolations because of much larger hyper-viscosities.     

铊玻璃自聚焦透镜边缘折射率分布的改进

本文用雅明干涉仪测定第一次离子交换后的径向折射率分布,边缘部分与理想分布有极大的偏差。在此基础上并进行了第二步高于交换,测定其边缘分布有进一步改进,同时,第二次成象比第一次有明显的改善。     

Finite difference split step method for non-paraxial semivectorial beam propagation in 3D

A non-paraxial semivectorial method in the finite difference split step scheme is proposed. The method can model wide-angle beam propagation in waveguides with high index contrast and gives good accuracy even for moderate discretization. A new method for splitting of operators is used to maintain the continuity of terms. This splitting also makes the propagation more efficient. The method is relatively insensitive to the choice of the reference refractive index.     

基于插值的全矢量有限差分法求解阶跃光波导本征模式

给出了一种适合求解阶跃折射率分布光波导本征模式的全矢量有限差分法.该方法充分考虑了电场分量在折射率分布跃变处的不连续性, 在拉格朗日插值的基础上得到了一种精度较高的差分格式.为了验证其有效性,对一种典型结构、折射率阶跃分布的波导作了计算,并与其它方法的结果作了比较.最后对不理想刻蚀情况做了模拟计算.     

一种晶体光纤基模色散特性的矢量法分析

利用矢量有效折射率方法(矢量法)对光子晶体光纤基模的色散特性进行了数值模拟，并与双正交归一基矢量法以及标量有效折射率方法(标量法)的模拟结果进行了对比.发现所用矢量法的结果与双正交归一基矢量法的结果符合很好，而标量法在低空气填充率f或较高归一化波数A/λ时是一种较好的近似，在空气填充率f较高或归一化波数A/λ较低时，要得到精确的结果必须利用矢量法对光子晶体光纤的特性进行模拟.讨论了光子晶体光纤包层有效折射率与光纤结构的关系. 关键词： 光子晶体光纤 矢量法 有效折射率 色散     

用毛细管成像法测量液相扩散系数——等折射率薄层测量方法

本文提出了一种测量液相扩散系数的新方法. 该方法用透明毛细管构成液相扩散池, 利用毛细管成像法特有的折射率空间分辨测量能力, 通过直接观察和记录扩散介质的等折射率薄层在毛细管中的移动规律, 基于扩散过程遵循的Fick第二定律计算出液相扩散系数. 在25 ℃下研究了丙三醇和纯水间的扩散过程, 扩散系数的测量值与全息干涉法的文献报道值之间的相对误差为4.47%, 论文同时分析了折射率测量精度和毛细管管壁黏滞力对扩散系数的影响. 用毛细管成像法测量液相扩散系数具有样品需要量少、测量速度快、系统稳定性好的特点, 为快速测定微量样品的扩散系数提供了一种有效的新方法. 关键词： 扩散系数 液体折射率 毛细管成像法     

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.     

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。