渐变折射率介质中光线路径的数值计算

从理论上分析了渐变折射率介质中光线传播的规律,建立了光线路径的数值计算方法。     

梯度折射率球透镜的制备及其光线轨迹测试

自麦克斯韦鱼眼透镜理论模型提出后,长期以来学术界一直以为它只是一种绝对光学仪器,在实践中并没有应用的可能。但通过对麦克斯韦鱼眼微球透镜的理论研究表明,在一定条件下,它具有良好的成像性能和耦合效率。根据菲克定律推导出梯度折射率球透镜的折射率分布函数。并且熔制了含Li+硅酸盐玻璃和采用槽沉法以及Na+/Li+离子交换法制备直径为0.3—3.0mm的梯度折射率球透镜。通过干涉法测得了梯度折射率球透镜的折射率分布曲线,并研究了光线通过梯度折射率球透镜的轨迹。研究结果表明:在590℃,离子扩散系数为3.07×10-6mm2/s;所制备的梯度折射率球透镜的折射率分布是抛物线分布,并且和理论分析相吻合;梯度折射率球透镜的光线轨迹满足椭圆方程。     

渐变折射率光纤标量近似的微扰修正方法

在弱波导近似下,计及了折射率梯度的影响,把▽ε看作微扰项,应用微扰理论,给出了修正到任一级近似的标量场方程,建立了一级修正解的一般表达式,并给出了相关参量的确定方法。最后,以抛物线折射率剖面单模光纤为例,给出了简要分析结果。     

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。     

模拟渐变折射率光波导

介质光波导是导波器件和集成光路中用以限制和传导光波的基本构件,我们熟知的具有圆形截面的光学纤维就是介质波导的一种,然而集成光学所注重的波导往往是平面波导或条形波导。近年来,渐变折射率分布的平面波导越来越多地被应用来制作各种集成光学的器件,所以研究和了解渐变折射率分布波导的特性是很重要的。我们用简单的装置、简单的方法使液体折射率随深度的不同而渐变,并且用A.J.Barnard方法测得液体在某一时刻的     

一些轴向梯度折射率介质内的光线微分方程的解

本文给出了四种轴向梯度折射率介质内光线微分方程的解析解,并指出轴向梯度介质平板是无光焦度的。     

折射率渐变透镜的数值设计

传统折射率渐变透镜的设计要求初级馈源天线具有稳定的相位中心,这就限制了透镜的应用范围。为拓宽透镜的应用范围,提出了一种折射率渐变透镜的数值设计方法,通过对馈源天线的极化电场离散采样获得相位信息,并据此设计透镜,随后用金属短线结构的新型人工电磁材料来实现这种透镜。这种设计方法简单灵活,对馈源天线没有限制。以经典矩形贴片天线为例,比较了贴片天线和透镜天线的回波损耗和远场方向图,结果表明运用这种方法设计的透镜使贴片天线的增益提高了2 dB,口径效率从62%提高到了99%。     

渐变折射率波导的BPM分析

利用BPM对MEMS波分复用系统中的渐变折射率波导的性能进行分析。详细推导了BPM的微分方程,并给出了BPM微分方程的有限差分解的形式。并根据FDBPM对已知折射率分布的径向渐变折射率波导进行数值计算分析,其结果表明,在波长为1.55μm的高斯光束垂直入射的情况下,中心折射率为1.5901,聚焦参数为0.052μm-1,并且半径为3μm的平方律渐变波导中具有快速稳定的、高传输率的高斯基模分布。     

折射率渐变透镜的数值设计

传统折射率渐变透镜的设计要求初级馈源天线具有稳定的相位中心,这就限制了透镜的应用范围。为拓宽透镜的应用范围,提出了一种折射率渐变透镜的数值设计方法,通过对馈源天线的极化电场离散采样获得相位信息,并据此设计透镜,随后用金属短线结构的新型人工电磁材料来实现这种透镜。这种设计方法简单灵活,对馈源天线没有限制。以经典矩形贴片天线为例,比较了贴片天线和透镜天线的回波损耗和远场方向图,结果表明运用这种方法设计的透镜使贴片天线的增益提高了2 dB,口径效率从62%提高到了99%。     

包层为负折射率介质的抛物型渐变光纤色散特性分析

研究了纤芯为各向同性非均匀材料,而包层为负折射率均匀介质光纤的色散特性.在纤芯满足弱渐变条件的假定下,按矢量场分析法,通过芯层与包层的介电常数比ξ和磁导率比η,讨论了导波模式色散特性对左手介质包层材料的依赖性.分析表明,ξ和 η对轴对称模色散曲线的低频段影响较大,但对非轴对称模影响不大.ξ和 η对导波模式的截止频率没有影响.由于该光纤中的HEm1模的截止频率都等于0,所以不存在理论上的单模区,但仍可近似实现无色散传输.     

基于组合透镜与渐变折射率光纤改进激光器耦合效率的新方法

提出一种利用组合透镜系统与渐变折射率光纤相结合改进激光 器管芯到单模尾纤耦合性能的新方法. 这种方法首先利用组合透镜系统对具有像 散的激光器输出光束进行整形, 然后采用渐变折射率光纤对整形后的光束进行聚焦处理, 并将处理后的的光束耦合进入普通单模光纤. 利用Jones矩阵理论分析表明, 采用这种方法可以得到86%的功率耦合效率, 1 dB插入损耗对应的渐变折射率光纤长度、 横向偏移和倾斜角容差分别为60 μm, 30 μm和2.4°, 且结构简单, 便于操作, 特别适合于大功率激射的激光模块到单模光纤的耦合. 对于提高激光器输出功率, 改善光束质量具有重要意义.     

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.     

基于渐变折射率透镜的低损耗1×N微结构光纤耦合方法

提出了一种新型的、基于单个径向渐变折射率(GRIN)透镜的1×N光纤耦合方法,并基于水平入射以及垂直斜面入射光线的传播方程建立了用于求解点光源发出的光束在GRIN透镜斜面入射后的成像点的计算方法。通过将透镜前端面加工成多斜面棱镜,将输入光分为多束,光束聚焦位置可以通过系统参数来调整;被分割开的光束经会聚、优化像差后,实现1×N低损耗耦合,并进行了仿真研究;通过优化斜面倾角、物距等关键参数实现了光纤低损耗耦合。该设计方案结构简单,易于装配,为各类光子晶体光纤、多芯光纤、光纤组束和光纤合光提供了实用的耦合方法。     

非圆柱形发散梯度折射率棒透镜光线传播轨迹的解析解族

本文研究光线在具有非圆柱形等折射率面的发散型梯度折射率棒透镜中的传播规律,提出在轴向弱非匀条件(即dg~(-1)(z)/dz<<1下近轴子午光线轨迹的一种解析表达式.从该解析式的解析解,棒透镜梯度参数g(z)所满足的条件出发,导出棒透镜的折射率分布族.文中给出了两个线性无关的光线传播轨迹的解析解族,并以一种发散型棒透镜为例讨论了近轴成像特性.     

渐变折射率光波导的精确分析

本文利用转移矩阵理论和等效衰减系数的概念，导出了渐变折射率光波导的色散方程，数值计算的结果，赢余方程的精度优于目前存在的所有近似方法。     

渐变折射率薄膜的分层评价探讨

首先阐述了将渐变折射率薄膜细分为多层均匀薄膜的分层介质理论,接着给出了一种获得最佳分层数目的分层评价方法,最后以线性变化渐变折射率薄膜为例说明了如何优化获得渐变折射率薄膜的分层数目.研究发现：渐变折射率薄膜的分层数目与薄膜的厚度和薄膜的折射率变化快慢有关,在一定的折射率变化范围内,渐变折射率薄膜的分层数目随着薄膜厚度的增加先减小后增大. 关键词： 渐变折射率 分层介质理论 分层评价     

斜角入射沉积法制备渐变折射率薄膜的折射率分析

斜角入射沉积法是一种制备薄膜的新颖方法,它可以用来制备渐变折射率薄膜.本文首先探讨了膜料的沉积入射角为α,薄膜柱状生长倾斜角为β时的薄膜的填充系数;之后利用drude理论,分析研究了斜角入射沉积法制备渐变折射率薄膜的折射率与薄膜的入射角和生长方向的关系. 关键词： 斜角入射沉积 渐变折射率 填充系数     

一种渐变折射率板的折射率分布及成像研究

本文探讨一种用离子交换工艺制作的渐变折射率板.讨论了这种板的折射率分布以及在这种板中光线的传播规律和成像原理.文中还给出了这种板的干涉条纹图以及它的成像相片.     

光线在具有抛物线型折射率分布的玻璃板内的传播特性

本文讨论了光线在厚度方向具有抛物形折射率分布的玻璃板内的传播。分别对中心折射率比两大面折射率高和中心折射率比两大面折射率低的情况进行了讨论,前者称为正向折射率分布的玻璃板,后者称为负向折射率分布的玻璃板,还讨论了光线在两块互相垂直放置的具有正向抛物形折射率分布的玻璃板内的传播。 我们利用含铊铅硅酸盐玻璃中的铊离子与熔盐中的钾离子交换获得具有正向抛物形折射率分布的玻璃板,并用双光束干涉仪观测了两块互相垂直放置的玻璃板的干涉环。 讨论表明,两块互相垂直放置的正向抛物形折射率分布的玻璃板具有成像作用,而负向抛物形折射率分布的玻璃板具有发散光的作用。文中还考虑了它们的应用。