利用波叠加观点讨论光波导模式的物理意义

不同于传统的光波导模式理论，本文从光波叠加的观点分析了光波导中形成光场模式的机制，给出了光场模式的物理定义，用普通物理方法计算了平面光波导中模式的场分布，并给出了特征方程以及一些波导参量的物理意义     

矩形截面固体波导中弹性导波模式的板波叠加解

参照板中兰姆波模式的子波叠加解求解了矩形截面固体波导中弹性导波的模式。其中子波设定为横向满足自由边界反射条件、纵向波数分量相同的各板波模式。假设声场的完备性,利用子波模式的正交性,结合矩形截面的几何对称性可以得到4组独立导波特征方程用于频散曲线以及导波模式计算,其计算结果与有限元法计算结果相符。研究以解析模型表明:矩形截面固体波导中的导波是其内部以一定纵向波数分量斜向传播的板波模式在两个自由侧面上经过反复反射与模式转化后,横向耦合谐振而形成的。     

离子交换LiNbO_3:Fe平面光波导中两波混合的研究

本文利用耦合波理论分析推导了单模平面光波导中两波混合的耦合波方程和弱相干光放大率的表示式.并且,在LiNbO_3:Fe单模平面光波导中进行了两波混合的实验研究,得到了与理论分析相符合的结果.     

多量子阱光波导中非线性TM波的有限元解

本文用有限元法分析了任意非线性介质的多量子阱(MQW)光波导中传输与总光功率有关的TM波性质。用简单的迭代过程得到目洽解。给出了MQW波导具有不同非线性机理时,非线性TM波的色散关系、磁场(Hx)以及二个电场(Ey和Ez)的分布。结果表明:分子取向机理的光波导对非线性TM模存在不同的功率限制作用。     

任意截面光波导的模式计算

提出了一种计算近理想形状任意截面光波导模式特性的方法。首先运用微扰理论计算出光波导的电磁场分布,然后从麦克斯韦方程出发推导出一个计算光波导传播常数的公式并由此得出其色散曲线,该方法没有繁杂的计算过程。     

光在近耦合波导结构中的传输性质分析

从理论上讨论了光在两根相互耦合的波导中传播的性质，通过束传播法从数值模拟上对光在两根及三根相互耦合的波导中传播的特性进行了分析。得出光在两种近耦合波导结构中传输具有的特性分析结果。     

双包层椭圆光波导解析解

解析求解了双包层椭圆光纤中的波动方程，得到了模式精确解有模式特征方程。对基模的特征方程进行了数值计算，给出了不同椭圆比下的归一化双折射和模间色散随归一化频率的变化关系曲线，并与高斯近似解的结果进行了比较。     

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。     

斜向静磁场中光导波模式转换与衍射理论

应用经典场论和耦合模理论计算了斜向静磁场作用下，磁性薄膜波导中静磁波与导波光的相互作用.计算结果表明，与垂直静磁场情形相比，斜向静磁场时的相匹配条件有所变化，由于磁性薄膜波导中法拉第磁光效应增强等因素，导波光的Bragg衍射效率得以显著增加.这有利于应用YIG等低损耗磁性薄膜做成高衍射效率的磁光波导器件，亦有利于降低Bi∶YIG等高比法拉第旋转的磁光薄膜波导器件的体积和损耗.此外，理论指出的在斜向静磁场条件下所具有的一些磁光特性与实验结果亦符合得很好. 关键词：     

三层非线性平面光波导TM波的精确色散关系

对于介质薄膜波导的一边或两边复盖有介电常数与光强成正比的非线性介质的三种不同结构，本文导出了三层非线性平面光波导ＴＭ波的精确色散关系。对称三层非线性平面光波导的数值计算实例与有限元法的结果完全一致。     

二次多项式型平面光波导模式

用一级微扰理论，对二次多项式折射分布平面光波导，进行了波方程的解析求解，推得用Ａｉｒｙ函数表示的场解和色散方程。用一级微扰近似计算了传播常数，并与实验值进行了比较，其结果是符合的。     

玻璃波导光功分器的研制

本文报道了Na^ —Tl^ 离子交换的K9玻璃衬底光功分器（工作波长为1.55μm），分析设计和器件的制作，并对制作的器件进行了模式损耗测试。结果表明，器件达到了预定的要求。     

新型光波导阵列电光快速扫描器的光波导效应

对新型光波导阵列电光快速扫描器中的光波导效应进行了研究,分析了考虑光波导模式效应的光波导阵列电光快速扫描器的扫描特性,指出光波导模式特性主要影响新型光波导电光快速扫描器的扫描范围和效率,并研究了在应用该器件进行光束扫描时的技术要求.     

二次多项式折射率分布平面光波导的模式

对于折射率分布为二次多项式的非对称平面光波导,求解了Helmholtz方程,推得用抛物柱函数表示的模式场分布和模方程.结果可用于处理这类波导(如银离子交换玻璃光波导等)的模耦合或有关器件的问题.     

SOI及GeSi/Si脊形光波导的模式与波导几何结构

用有效折射率方法对SOI（绝缘体上硅）及GeSi/Si脊形光波导的单模条件进行了模拟,与Soref的单模条件进行了比较,将两者与实验结果进行了比较,得到了与实验结果符合得非常好的单模条件。同时对多模波导进行了模拟,得到了波导承载一阶和二阶模的条件。     

光波导的自洽场计算Ⅱ.通道光波导

用自洽场（ＳＣＦ）法求通道光波导问题的解,得到了有１０位有效数字的传播常数,证明从精度上和时机上,自洽场法都远较有限元法（ＦＥＭ）优越,应该在高级的光波导设计中么应用。还详细讨论了自洽场能够高精度而有限元法最终不可能提高精度的原因。     

扩散平板光波导的等效阶跃平板波导方法

本文引入一种研究扩散光波导传播特性及设计计算的新方法——等效阶跃平板波导方法.建立了扩散平板光波导的等效阶跃平板波导模型,进行了一系列的模拟计算,得出了一系列波导传播参量、结构参量与工艺参量之间的关系曲线.这些曲线对于扩散平板光波导的设计计算、工艺参量选择等具有重要指导意义.     

波叠加的实验教学

通过对波的叠加现象的观察进一步了解波的空间和时间特性，并给出了一种测量声速的方法。