包含左手材料的四层平板波导中的光导模

研究一个芯子层是左手材料,其他三层由传统材料构成的四层平板光波导系统,利用图解法对各种TE偏振的导波模式的解进行详细分析.研究表明,四层左手材料光波导既能支持振荡导模,也能支持表面导模,与三层左手材料光波导相比较,此四层波导的导波模式呈现一些新的特性.对于中间传统材料层存在振荡场的情形:芯子层支持振荡导模的光波导中存在基模,并且高阶振荡导模出现模式缺失的性质;芯子层支持表面导模的光波导可以支持基模和多个高阶模式,并且存在模式兼并的性质.对于中间传统材料层存在衰减场的情形,此四层波导结构可等效为三层左手材料光波导.这些新的光波导传输性质对各种光波导器件的制作有潜在的应用价值.     

左手介质矩形波导的吸收特性

采用微扰法研究了左手介质矩形波导的吸收特性。由于色散方程的限制,左手介质波导不能传输基模,它的吸收特性也与右手介质矩形波导明显不同。结果发现, 模式的衰减系数随长宽比(a/b)的增加而减小,而在右手介质波导中结果恰恰相反。除此之外,当不同模式的光波在同一左手介质矩形波导中传输时,每一模式都对应着相邻很近的吸收峰和吸收谷。同时高阶模的衰减系数较低阶模的大。但是,当不同模式的光波在同一右手介质矩形波导中传输时,它们的衰减曲线随着波导宽度的增加而振荡的变化,并且趋近于芯层衰减系数。另外一方面,在右手波导中,高阶模式的衰减系数较低阶模式小。     

零折射率手征包层光纤中导模的奇异特性

对零折射率手征介质(介电常量和磁导率同时等于零的手征介质)作为包层的光纤中模式的奇异特性进行了理论研究.给出了导模的电磁场分布公式,推导出导模色散方程和功率的数学表达式,通过数值计算,给出了不同手征参量情形下的色散曲线,讨论了手征参量对归一化功率的影响,发现了导模的一些奇异特性,如存在表面波模、基模单模区,出现传播常量...     

磁诱导三维拓扑绝缘体波导中的导模

在三维拓扑绝缘体表面上外加铁磁条形成的磁势垒量子阱,通过控制入射电子能量,使得入射电子波限制在势阱中传播,并由波函数的连续性求得磁诱导三维拓扑绝缘体波导的色散方程.由于此方程是超越方程,不能解析求解,因此本文采用图解法求解色散方程的解,研究表明:在入射电子能量大于磁势垒和小于磁势垒的情况下,都能够形成波导;当入射电子的能量大于磁矢势时,波导能够支持基模,而且模式阶数也依次递增;而当入射电子能量小于磁矢势时,波导能够承载的导模数量有所减少.通过研究波导中导模几率密度的空间分布,发现三维拓扑绝缘体表面上磁场诱导的电子波导能够很好地束缚电子,而且低阶模对电子的束缚能力强于高阶模.此外,本文也推导出了波导的几率流密度分布的公式.     

含有吸收介质的突变结构腔体场匹配分析

采用分区求解场及边界场匹配方法推导出含有吸收介质波导的色散方程及突变结构高频腔体混合模式的场匹配方程。将解析分析与数值计算结合，对回旋速调管放大器高频腔体进行了数值计算，研究了吸收层对波导传播、衰减特性及谐振腔的谐振特性、损耗特性、Q值、场分布的影响。给出了数值模拟主要结果。 关键词： 吸收介质 场匹配 混合模 谐振腔 高功率微波     

左手介质椭圆光波导基模传播特性

在椭圆柱坐标系中，采用分离变量方法，得出了左手介质椭圆光波导本征方程的近似解，通过数值计算，分析了椭圆波导偏心率、左手介质的电容率、磁导率对椭圆光波导基模传播特性的影响，并将左介质光波导与右手介质光波导基模特性进行对比，得出左手介质光波导的基模特性与右手介质光波导基模特性差别不大的结论.     

(Al)GaAs/AlGaAs周期光波导中的等幅基模

本文应用周期介质光波导的模场分布函数和特征方程分析了(Al)GaAs/AlGaAs周期光波导中结构参量及介质折射率对模场分布形状的影响,研究了波导中形成等幅基模的条件,讨论了相应参量的优化选择。     

各向异性色散左手材料平面波导的导模特性(英文)

对芯层为左手材料而内外包层都是普通材料的非对称三层平面波导TE振荡模进行了分析.在考虑左手材料色散和各向异性的情况下,从Maxwell方程组出发,得到了TE振荡模的色散方程和功率流分布,并且画出了相应的色散曲线.我们找到了8个TE振荡模,而且包括基模.随着模阶数的增加,模色散曲线右移,功率流曲线下移.但是,随着波导厚度的增加,色散曲线左移,功率流曲线上移.此外,TE振荡模有反常色散特性和负的群速,这正揭示了左手材料的本质特性.     

磁诱导三维拓扑绝缘体波导中的导模

在三维拓扑绝缘体表面上外加铁磁条形成的磁势垒量子阱,通过控制入射电子能量,使得入射电子波限制在势阱中传播,并由波函数的连续性求得磁诱导三维拓扑绝缘体波导的色散方程.由于此方程是超越方程,不能解析求解,因此本文采用图解法求解色散方程的解.研究表明:在入射电子能量大于磁势垒和小于磁势垒的情况下,都能够形成波导;当入射电子的能量大于磁矢势时,波导能够支持基模,而且模式阶数也依次递增;而当入射电子能量小于磁矢势时,波导能够承载的导模数量有所减少.通过研究波导中导模几率密度的空间分布,发现三维拓扑绝缘体表面上磁场诱导的电子波导能够很好地束缚电子,而且低阶模对电子的束缚能力强于高阶模.此外,本文也推导出了波导的几率流密度分布的公式.     

空心光纤中LP01模的场分布

本文用弱导光纤近似分析了空心光纤LP01模的场分布,得出了色散方程,并进行了数值计算.     

Oscillating Guided Modes in Graphene-Based Asymmetric Waveguides

We investigate the guided modes in monolayer graphene-based waveguides with asymmetric quantum well structure induced by unequal dc voltages. The dispersion relation for the guided modes is obtained analytically, the structures of the guided modes are discussed under three distinct cases. For the cases of the classical motion and the Klein tunneling, the asymmetric structure does not influence the mode structures dramatically compared with that in the symmetric waveguide. But for the mixing case of the former two, the mode structures and the motion characteristics for the electron and the hole exhibit different behaviors at same condition. The results may be helpful for the practical application of graphene-based quantum devices.     

Oscillating Guided Modes in Graphene-Based Asymmetric Waveguides

We investigate the guided modes in monolayer graphene-based waveguides with asymmetric quantum well structure induced by unequal dc voltages. The dispersion relation for the guided modes is obtained analytically, the structures of the guided modes are discussed under three distinct cases. For the cases of the classical motion and the Klein tunneling, the asymmetric structure does not influence the mode structures dramatically compared with that in the symmetric waveguide. But for the mixing case of the former two, the mode structures and the motion characteristics for the electron and the hole exhibit different behaviors at same condition. The results may be helpful for the practical application of graphene-based quantum devices.     

光折变表面波诱导的薄层波导中的导波模式

利用数值模拟对扩散非线性机制下由光折变表面波诱导的薄层波导中导模的形成和特点进行了研究。采用分布傅里叶法对导模的传输特性进行了模拟。通过求解本征方程,对光折变表面波诱导的薄层波导中存在的导波模式进行了数值求解。通过调节传播常数和波导参数的方法,可以控制导模的阶数和传播波形。随着阶数的增加,导模轮廓的对称性越来越差;随着波导参数的增加,导模的峰值振幅单调递增。导模的能量主要聚集在晶体薄层波导中靠近-c轴的一侧,随着传播常数的增大,导模能量先减小后增大,且导模可以稳定传播。     

各向异性色散左手材料平面波导的导模特性

对芯层为左手材料而内外包层都是普通材料的非对称三层平面波导TE振荡模进行了分析.在考虑左手材料色散和各向异性的情况下,从Maxwell方程组出发,得到了TE振荡模的色散方程和功率流分布,并且画出了相应的色散曲线.我们找到了8个TE振荡模,而且包括基模.随着模阶数的增加,模色散曲线右移,功率流曲线下移.但是,随着波导厚度的增加,色散曲线左移,功率流曲线上移.此外,TE振荡模有反常色散特性和负的群速,这正揭示了左手材料的本质特性.     

全息明孤子的波导特性

研究了光折变晶体中的全息明孤子所产生的波导的特性，结果表明波导所有可能的导模数依赖于产生波导的全息明孤子光的强度.利用数值计算给出了在不同的孤子强度时波导的导模并考察了波导对导模和正弦余弦波的动态导引.     

Modes splitting in graphene-based double-barrier waveguides

The graphene-based double-barrier waveguides induced by electric field have been investigated. The guided modes can only exist in the case of Klein tunneling, and the fundamental mode is absent. The guided modes in the single-barrier waveguide split into symmetric and antisymmetric modes with different incident angles in the double-barrier waveguide.The phase difference between electron states and hole states is also discussed. The phase difference for the two splitting modes is close to each other and increases with the order of guided modes. These phenomena can be helpful for the potential applications in graphene-based optoelectronic devices.     

5层介质波导中的场分布研究

研究５层介质平板波导中的场分布。推导两种情况下的场分布表达式及色散方程，并对结果进行数值模拟。解决由探测器拾取到的信号来推知波导层中导波的传输状态这一问题。     

含左手材料对称五层平面波导模场特性(英文)

对芯层为左手材料而内外包层都是普通材料的对称五层平面波导进行了探讨.得到了两类TE振荡模的色散方程,且在考虑材料色散的条件下,画出了相关模式的色散曲线.随着模阶数的增加,模色散曲线左移,它们的截止频率变小.其次,发现零阶TE振荡模的存在.除此以外,TE振荡模有三类色散特性:正常色散;反常色散;双模简并.