太赫兹量子级联激光器频率梳的色散

群速度色散会限制太赫兹量子级联激光器频率梳的稳定以及频谱宽度.对于太赫兹量子级联激光器频率梳,其色散主要由器件增益、波导损耗、材料损耗引起.研究基于4.2 THz量子级联激光器双面金属波导结构,通过建立德鲁德模型,利用有限元法计算了激光器的波导损耗;器件未钳制的增益由费米黄金定则计算得到,结合增益钳制效应,计算了器件子带电子跃迁吸收以及镜面损耗,得到了器件钳制后的增益;利用Kramers-Kronig关系得到了器件的增益、波导损耗、材料损耗引起的色散,结果表明器件的激射区域存在非常严重的色散(–8×10~5—8×10~5 fs~2/mm).同时,计算了一种基于Gires-Tournois干涉仪结构的色散,结果表明,该结构的色散具有周期性,可以用于太赫兹量子级联激光器的色散补偿.     

多量子阱波导的传输和色散特性

本文用Floquet理论分析了多量子阱(阱垒数N>>1)波导的传输和色散特性,给出了适用于TE和TM两种偏振态的等效三层平板波导芯子折射率的解析公式,该公式清楚地说明了多量子阱波导的本征双折射行为。     

非等效折射近似的多量子阱波导色散关系

本文导出了任意折射分布的多量子阱波导芯子区域的转移矩阵,用非等效折射近似得到了TE和TM两种偏振的色散关系.理论的精确性经数值计算比较证明是完全可靠的.     

量子点薄膜结构光子晶体光纤色散及损耗特性分析

利用频域有限差分法,应用各项异性完全匹配层,设计了不同结构的含CdS量子点薄膜的光子晶体光纤,通过求解麦克斯韦方程得到了相应的波导模本征方程,进而得到一个复数形式的传播常数和波导模有效折射率,并在此基础上分析了所设计光纤的色散及损耗特性.分析结果表明,含CdS量子点薄膜结构光子晶体光纤存在基模;增大孔间距和增大量子点薄膜厚度,零色散波长与最小损耗波长均发生红移;选择较小孔间距、较薄量子点薄膜结构和合适的光波长,会有效减小损耗.     

内开槽螺纹回旋行波管线性理论研究

基于耦合波理论，运用阻抗微扰法得到了内开槽螺纹波导的色散方程及耦合条件，并从相对论电子运动方程入手得到了自洽非线性方程组，通过一阶线性近似导出了注-波互作用线性关系及色散方程.运用数值计算及3维粒子模拟软件冷腔分析对该波导冷腔色散特性及注-波互作用色散特性进行了研究. 关键词： 内开槽螺纹波导 阻抗微扰 线性理论 自洽非线性方程组     

等效折射率模型研究光子晶体光纤的色散特性

应用等效折射率模型对折射率导模光子晶体光纤的群速度色散特性进行了详细的讨论。由于光子晶体光纤由单一材料(SiO2)制成,光纤的波导色散决定了总色散,因此讨论中将群速度色散分解为波导色散和材料色散,研究了波导色散与光子晶体光纤的结构参量孔距∧、相对孔径f的关系。分析表明,在f一定的情况下,光子晶体光纤的波导色散与孔距∧的关系符合麦克斯韦方程的比例性质;而在孔距∧确定的情况下,光子晶体光纤的波导色散的零点、极小值点位置与f在所讨论的波长范围内存在线性关系。最后举例说明了通过调整光子晶体光纤的结构参量,可以灵活地设计其色散特性。     

加入增益介质的表面等离子体激元耦合共振波导传输特性理论研究

将增益介质加入金属环构成的表面等离子体激元耦合共振波导,利用传输矩阵及时域有限差分方法研究了不同增益系数下该耦合共振波导的透射谱线、色散关系以及群折射率.结果表明,增益介质共振频率附近的反常色散及正常色散变化能有效影响由共振波导几何结构决定的色散关系曲线,且具有相反的效果,分别使其变得平坦和陡峭,从而放大和缩小由共振波导几何结构决定的群折射率.另外,增益系数随外加抽运光改变的特点使得加入增益介质的耦合共振波导具有传输性能可灵活调节特性.文章的研究对促进耦合共振波导在高密度光学集成中的广泛应用具有积极意义. 关键词： 增益介质 耦合共振波导 表面等离子体激元 群折射率     

一种新型无色散慢光光子晶体薄板波导

利用椭圆形孔替代传统光子晶体薄板波导中邻接波导的最内层两排圆孔构成一种新型低损耗光子晶体薄板光波导.该波导的群速度和群速度色散特性强烈依赖于波导中这两排邻接波导的椭圆孔的特性.借助波导导模展开方法,计算得到波导的能带结构和群指数,并分析了它们与椭圆孔的参数关系.通过优化这些椭圆孔的参数,可以增加光子晶体光波导导模在光锥以下的无固有传输损耗带宽,在2—45 nm 的带宽上实现无色散的常数群速度.这些理论结果将为低损耗低色散慢光波导的设计制造提供理论基础. 关键词： 光子晶体薄板波导 群速度 群指数 群速度色散     

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。     

一种新型无色散慢光光子晶体薄板波导

利用椭圆形孔替代传统光子晶体薄板波导中邻接波导的最内层两排圆孔构成一种新型低损耗光子晶体薄板光波导.该波导的群速度和群速度色散特性强烈依赖于波导中这两排邻接波导的椭圆孔的特性.借助波导导模展开方法,计算得到波导的能带结构和群指数,并分析了它们与椭圆孔的参数关系.通过优化这些椭圆孔的参数,可以增加光子晶体光波导导模在光锥以下的无固有传输损耗带宽,在2—45 nm 的带宽上实现无色散的常数群速度.这些理论结果将为低损耗低色散慢光波导的设计制造提供理论基础.     

Dispersion Characteristics of Waveguide Arrays in Optical Spectrum Analyzers

Formulas for calculating the spectral characteristics of waveguide arrays, which are incorporated into waveguide spectrum analyzers based on planar waveguides, channel waveguides, and fiber optical waveguides, are derived taking into account the contribution of both the waveguide dispersion and the material dispersion to the dispersion factor. These formulas are used to study the dependence of the dispersion factor on the waveguide-system parameters for specific models of waveguide arrays. It is shown that consideration of contributions of the waveguide dispersion and material dispersion can affect profoundly the spectral characteristics of waveguide arrays.     

基于Warping变换的波导时频分析

海洋波导的存在使得信号在水中传播过程中产生频散, 从而降低了信号处理质量. 基于声场的波导不变特性, 给出了一种具有普遍意义的Warping变换, 这种变换可以将波导中的信号频散特性简单化. 数值仿真结果表明, 只需要知道波导不变量的取值范围就可以很好地提取出波导的频散曲线, 数值仿真和海上实验数据给出了较为理想的结果.     

Ultra broadband flat dispersion tailoring on reversed-rib chalcogenide glass waveguide

In this paper,we introduce a horizontal slot in the reversed-rib chalcogenide glass waveguide to tailor its dispersion characteristics.The waveguide exhibits a flat and low dispersion over a wavelength range of 1080 nm,in which the dispersion fluctuates between-10.6 ps·nm~(-1)·km~(-1) and +11.14 ps·nm~(-1)·km~(-1).The dispersion tailoring effect is due to the mode field transfer from the reversed-rib waveguide to the slot with the increase of wavelength,which results in the extension of the low dispersion band.Moreover,the nonlinear coefficient and the phase-matching condition of the fourwave mixing process in this waveguide are studied,showing that the waveguide has great potential in nonlinear optical applications over a wide wavelength range.     

Existence of negative dispersion and band gap in a helically inner cladded annular circular waveguide

Helical waveguide, a different type of waveguide structure, has been considered for analysis of modal dispersion characteristics. This paper deals with the study of a new type of annular waveguide, in which the inner cladding is made by the helical windings i.e. sheath helix and the outer cladding is as usual simple step-index cladding. Using vector approach, the general characteristic equation for the proposed waveguide has been derived. The modal dispersion characteristics for the lowest order modes for different pitch angles and thickness are determined and analyzed. We have found that there is an existence of the negative dispersion curve in the helically inner cladded annular circular waveguide. It means that the inner cladding is responsible for the negative dispersion which is generally obtained in a photonic band gap.     

同轴交错圆盘加载波导慢波结构高频特性的研究

采用多导体传输线分析方法, 对同轴交错圆盘加载波导慢波结构进行了理论分析, 得到了这种慢波结构的色散方程; 利用该色散方程, 得到的色散特性与HFSS仿真软件模拟结果符合良好. 分析了结构参数的变化对同轴交错圆盘加载波导慢波结构的色散特性影响. 结果表明: 增加内径和减小慢波结构的单位周期长度可以拓展慢波结构的带宽. 对同轴圆盘加载波导和同轴交错圆盘加载波导两种慢波结构的色散特性进行了比较, 结果表明: 采用圆盘交错加载方式可以减弱色散, 拓展带宽. 研究结果对同轴交错圆盘加载波导在毫米波行波管中的应用具有指导意义. 关键词： 行波管 同轴交错圆盘加载波导 慢波结构 色散特性     

Dispersion characteristics of coupled-resonator optical waveguides

A tight-binding optical waveguide formed by proximity coupling of nearest-neighbor resonators, e.g., a coupled-resonator optical waveguide (CROW), has distinct wave and pulse propagation characteristics compared with a conventional waveguide, and several applications in photonic devices have been proposed recently. But analysis of the dispersion, and in particular the group-velocity dispersion, in such a waveguide requires particular attention: the waveguide displays two distinct regimes of operation, depending on the position of the wave packet in the dispersion relationship.     

各向异性内包层对双包层光纤特性影响的分析

提出了单轴各向异性材料为内包层，且其主轴沿光纤轴线（z轴）方向的双包层光纤模型，推出了矢量模特征方程，重点研究了主轴折射率比kcl对波导色散的影响，针对从矢量模特征方程求解波导色散因表达式极为复杂而无法直接求解的困难，提出了一种求解波导色散的有效方法，研究结果发现可以在不改变光波导结构参量的条件下，通过改变kcl可有效地改变光纤的波导色散，也分析了kcl、几何参量S、光学参量R对低次模的传输和截止特性的影响。研究结果为获得更为理想的色散补偿、色散平坦光纤及设计新型无源光器件提供了重要的依据。     

Analysis of waveguide dispersion characteristics of WI- and WII-type triple-clad single-mode fibers

Waveguide dispersion characteristics of two kinds of triple-clad single-mode fibers named WI and WII were examined in this paper. In view of the impossibility to deduce the expression of waveguide dispersion directly due to the complexity of the characteristic equations, a feasible approach to calculate waveguide dispersion was established. The calculated results indicate that the adjustable range of the zero-dispersion point of the triple-clad WI- and WII-type single-mode fibers is obviously wider than that of the conventional doubly clad W-type single-mode fibers in the same conditions. The influences made by the geometric parameters and optical parameters on the waveguide dispersion and cutoff characteristics of low-order modes for WI- and WII-type fibers were analyzed. The method presented to calculate waveguide dispersion can be applied to multi-clad fibers.     

MAFIA计算螺旋型回旋行波管色散特性

 为了给回旋行波放大器中螺旋管的设计提供一种简单易行的计算和优化方法,构建了特定的螺旋型回旋管模型,并用色散特性方程和MAFIA软件计算了其色散特性。采用MAFIA软件计算时,由于周期条件,相移从-180°到180°,每30°计算一次,对应的传递常数从-0.837 8 cm ^-1 变化到0.837 8 cm ^-1 。由于在准周期条件中相应的相移对应相应的传递常数,求解出对应的基模频率,通过模式识别,得出耦合以后的模式频率,即可以得出色散曲线。结果表明：在8.3～10.6 GHz的工作频率范围内,两者的计算结果吻合较好,相对偏差小于0.5%。色散曲线趋于斜率为正的直线,该特性说明了螺旋型回旋行波管具有较高的工作效率和较宽的带宽。