聚合物脊形光波导TM模色散特性的偏振修正

有机聚合物脊形光波导的色散特性对聚合物光子学器件性能具有重要影响.本文利用标量变分理论计算脊形光波导的有效折射率,其用到的近似光场分布运用变分有效折射率法获得.考虑折射率分布的横向变化,基于导模满足的矢量波动方程,利用微扰法对标量变分理论所得有效折射率进行偏振修正,求得精度更高的色散特性.对聚合物多模脊形光波导基模和高阶模的色散特性进行分析,研究了波导结构参数对色散特性的影响,分析了单模波导TM、TE基模的偏振色散特性.研究结果表明,运用本征方程分析TM模的色散特性误差大,必须加以修正;而对于TE模,其误差相对较小.     

聚合物脊形光波导的变分有效折射率法分析

聚合物脊形光波导是聚合物集成光电子器件的重要构成单元.利用有效折射率法计算聚合物脊形光波导的横向折射率分布及有效折射率,将各区域中的光场分布近似用分段函数表达.基于导模满足的标量波动方程,利用变分法确定变分参量,以求得准确的横向光场分布.对聚合物脊形多模光波导基模和高阶模的色散特性与横向场分布进行分析,研究了波导结构参数对色散特性的影响,计算出TM基模和高阶模的光场分布,得出了聚合物脊形光波导的单模传输条件.研究表明,该方法计算量小、精度高,对聚合物光电子器件中脊形光波导的理论分析与设计优化提供了简单高效的方法.     

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.     

环境折射率变化对长周期光栅特性影响的研究

将长周期光纤光栅简化为三层阶跃折射率波导结构 ,采用弱导标量近似和泄漏模式的概念结合耦合模理论较全面地、定量地分析了环境折射率变化对长周期光纤光栅谐振峰位置和深度等特性的影响 ,获得了一些有益的结论 ,与实验符合得很好     

振幅掩膜紫外写入的长周期光纤光栅特性研究

振幅掩膜紫外写入的长周期光纤光栅的纤芯折射率分布函数为矩形波。以三层阶跃折射率光波导结构基础，用弱导标量近似和标量耦合模理论分析折射率调制类型为矩形波的长周期光纤光栅的特性。详细地给出耦合模方程近似处理的方法，并说明了其合理性。用数学软件Matlab进行了数值模拟计算，发现折射率调制类为矩形波的光栅传输谱不是由它的各次余弦光栅谱的线性叠加而成的。还研究了外部环境折射率、包层半径、栅占空比等光栅结构参量对矩形折射率调制的光栅传输谱的影响。同时指出了每阶包层模的双谐振峰位置随栅参量的变化规律。刊■刊『_型，刿j1     

环境折射率变换对长周期光栅特性影响的研究

将长周期光纤光栅简化为三层阶跃折射率波导结构，采用弱导标量近似和泄漏模式的概念结合耦合模理论较全面地、定量地分析了环境折射率变化对长周期光纤光栅谐振峰位置和深度等特性的影响，获得了一些有益的结论，与实验符合得很好。     

高斯分布扩散光波导折射率分布的多项式近似

本文用适当的多项式函数近似高斯折射率分布函数,利用Ikuno的结果,导出了扩散平面光波导导模有效折射率的更精确近似解公式.这个公式不仅简单便于计算,而且由它求得的导模有效折射率更接近光线方法的数值结果,其精度不仅优于无微扰的适当双曲正割分布近似,也优于微扰的适当双曲正割分布近似.同时也改善了较高阶导模的数据精度.     

多量子阱平面光波导的有限元分析

本文利用有限元法分析了多量子阱平面光波导的传播特性,给出了任意阱数多量子阱光波导.TE模和TM模的有效折射率和TE模的强度分布.结果表明:r(势阱与势垒的厚度比)值的改变,影响波导中导模的模式数目、有效折射率、双折射和强度分布;并发现在某些情况下,均方根近似是不适用的.     

多量子阱平面光波导的有限元分析

本文利用有限元法分析了多量子阱平面光波导的传播特性,给出了任意阱数多量子阱光波导_TE模和TM模的有效折射率和TE模的强度分布.结果表明:γ(势阱与势垒的厚度比)值的改变,影响波导中导模的模式数目、有效折射率、双折射和强度分布;并发现在某些情况下,均方根近似是不适用的.     

反WKB方法的改进

改进了用于确定渐变平面波导折射率分布的反WKB方法。这种渐变折射率分布是从在WKB近似的条件下得到的本征方程用数值方法求得的。用改进的反WKB方法计算3种(指数、高斯和阶跃函数)折射率分布，结果验证了该方法的有效性。先用最小二乘法拟合测量得到的有效折射率。进而求出有效折射率函数，再利用改进的算法分布计算出各自的折射率分布。计算结果同精确值吻合得很好。计算出的波导表明折射率同精确值的绝对误差约为0．1%。     

一种适用于任意折射率分布的等效折射率方法

提出了一种新的等效折射率方法,可以将光波导的两维折射率分布精确等效成一维折射率分布。从波动方程出发,通过严格的数学推导,得到了一维等效折射率分布的表达式。该等效折射率分布由二维光波导的模场分布和折射率分布决定。在此等效过程中,几乎无任何近似,因此具有比传统等效折射率方法(EIM)更高的精度,而且不受波导截止条件的限制,并适用于任意的折射率分布结构。以SOI(silicon-on-insulator)脊型光波导为例,给出新方法的一个具体等效实施过程,比较了新方法与传统等效折射率方法计算得到的等效模场分布及等效折射率,结果显示本文方法的有更高的计算精度。最后,文中给出了一个利用这种等效方法计算弯曲波导损耗的例子。新方法可以使对三维结构(截面为任意折射率分布)的模拟简化成二维模拟。     

线性分段折射率分布多量子阱波导色散关系的精确分析

本文从标量Helmholtz方程出发,采用转移矩阵技术,求出了线性分段折射率分布多量子阶波导TE模色散关系的精确解,数值计算结果显示出该波导的色散特性以及与波导结构的关系,为实际制作该量子阶波导进行参数选择提供了理论依据。     

非线性包层多量子阱波导的TE波

给出用以分析非线性包层多量子阱波导ＴＥ模光学非线性与双稳性的理论公式与计算方法。指出用均方根等效折射率法解本征方程是有效的简化方法。用本文方法分析了模折射率对波导总功率的依赖关系,芯区功率与总功率之间的双稳性以及模场分布与模折射率的关系。讨论了波导参数对光学非线性、双稳性及模场的分布的影响。     

用转移矩阵法研究LNN型非线性平面光波导

用转移矩阵法数值分析了芯区和衬底为非线性介质、覆盖层为线性介质结构平面光波导的传播特性,包括TM的模场分布和功率与有效折射率之间关系的分析.解析地表达了模式本征方程和功率分布,对非线性介质中电场强度与介质非线性系数的关系进行了研究.计算结果表明,TM的模场分布和功率与有效折射率及介质的非线性系数有关.     

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.     

局域波导模展开方法求解梯度型折射率光纤

将阶跃折射率光纤作为一个理想波导,以这个理想波导纤芯一包层的界面为界将横向平面分成两个区域,然后用局域波导模展开方法以及耦会波理论计算了梯度折射率光纤模式场和传播常数.     

太赫兹金属线波导耦合模理论研究(英文)

基于耦合模假设,研究了描述两太赫兹金属线波导之间耦合特性的耦合模理论.通过采用与光波导耦合模理论等价的近似,研究得到了耦合方程和耦合系数表达式.进而,研究得到了两个相同金属线波导的耦合方程解及耦合特性.所提出的理论对于描述两金属线波导之间的能量传递具有重要的意义.     

GRINSCH—SQW激光器波导特性的数值分析

采用折射率台阶近似法将梯度折射率分别限制异质结单量子阱(GRINSCH—SQW)激光器波导结构中的缓变折射率层离散成折射率近似为常数的亚层,从而推导出此波导的近似本征方程,并用数值计算求解出波导对于基模的等效折射率。在此基础上,通过计算波导中垂直于激光器结平面方向上的光强近场分布,计算出与激光器的阈值电流有密切关系的光学常数——激光器有源层的光限制因子P以及各种波导结构参数对P的影响,同时计算了激光器的远场图形。计算结果可用于GRINSCH-SQW激光器波导结构参数的优化设计。     

金属包层渐变折射率介质光波导的传输特性与损耗

用金属包层介质光波导损耗的微扰理论及藉助多层近似法用递推公式分析渐变折射率波导传播常数的方法,对几种类型的金属包层渐变折射率介质光波导的传输特性与损耗进行分析和讨论,得到了与精确数值计算结果相吻合的结果.     

聚合物电光调制器中马赫-曾德尔波导的算子展开法分析

利用有效折射率法计算聚合物脊形光波导的横向折射率分布,将三维光传播问题简化为二维问题;从导模满足的标量波动方程出发,采用慢变包络和傍轴近似,得出传播光场满足的单步传输约束关系;运用微分算子的级数展开得到相应的递归公式,考虑微分算子的差分近似得出基本的计算格式;运用对称矩阵的相似变换对算子展开法进行加速处理。在此基础上,对马赫-曾德尔(M-Z)型光波导中TM模的传播特性进行理论分析,研究了脊宽、分支角等结构参数对插入损耗的影响。研究表明,算子展开束传播法可以较好地解决聚合物脊形M-Z波导的理论分析和设计问题。该方法精度高、计算量小,为聚合物电光调制器的制备提供了理论依据。