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.     

非线性介质光波导中的传输功率和光学双稳态

本文对结构为非线性包层/线性芯层/非线性衬底的非线性介质光波导的传输特性进行了深入的分析,给出了模场分布函数,色散关系和传输功率的一组形式统一的公式,并对其传输功率的光学双稳态特性进行了讨论.     

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。     

抛物折射率非线性平面光波导TE模的解析解

对由非线性上包层和抛物折射率分布的导波层构成的非线性光波导,严格求解了非线性波动方程,推导出导波模式的显式解析形式模方程和表达式。     

非线性薄膜波导TE模色散特性的多层分割法计算

对于芯区为非线性介质、衬底及包层为线性介质的平板波导、提出用多层分割法分析芯区的模场,采用递推公式（等效于推广的传递矩阵法）求解传播常数与光功率间的依赖关系,该法适用地克尔型或非克尔型介质及芯区折射率非均匀的一般情形,实例计算结果与已有的精确数值计算结果十分符合。     

双椭圆纳米金属棒构成的表面等离子体波导的传输特性分析

设计了一种双椭圆纳米金属棒表面等离子体波导,采用频域有限差分法,对这种波导所支持的基模的能流密度分布、有效折射率和传播长度随几何结构参数和工作波长的依赖关系进行了分析.结果表明,沿纵向的能流主要分布在两个椭圆金属棒所形成的中间区域,且越靠近金属棒的弧形边,沿纵向的能流越大.通过调节两个金属棒的中心距离以及它们的两个半轴的大小,可以调节模式的有效折射率和传播长度.在工作波长确定的条件下,相对于a=b的情形来说,在a<b时,场与金属表面接触的面积较大,场 关键词： 集成光学 光波导 表面等离子体波导     

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.     

有损耗波导中非线性TE波的数值模拟

本文发展了一种以有限元技术为基础的数值方法,用它分析有损耗波导中的非线性TE模。在这种方法中,非线性有损耗波导中TE波与功率有关的复传播常数和局城电场分布,可从这种波导直接得到,没有任何近似。作为这种方法的应用,计算了非线性有损耗波导系统中TE0模的功率色散关系和电场分布。     

钛扩散LiNbO3单模波导场分布

给出了 Ti 扩散 LiNbO₃条波导任意阶导模场分布的近似解,通过逐点近似法确定待定常数,分析了它的物理意义,也给出了导模的传播常数和有效折射率的解析式,与变分法相比,这种方法物理概念明确,计算量小,寻优简单,为集成光学的设计提供了一种计算精度较高的计算方法.     

电光聚合物波导中的锥形结构

提出并设计了一种基于电光聚合物的锥形波导,可用于单模光纤与电光聚合物波导器件之间的连接.锥形波导中采用了宽度锥形和折射率锥形结构.宽度锥形采用劈形形状,通过宽度和折射率的缓慢变化实现模场转换.劈形形状的宽度锥形具有较小的损耗且易于制作,折射率锥形可采用灰度掩膜光刻技术制作.研究了锥形波导的传输损耗与锥形波导的长度、波导宽度和厚度、材料吸收损耗等参数的关系及其优化,分析了锥形波导中的功率传输、模场分布与模式转换效率.结果显示锥形波导的传输损耗小于0.37 dB,光纤-波导-光纤的连接损耗优于1.62 dB,对插入损耗的改善达到8.78 dB,模场转换效率达到了83.7%.     

Uniform Core Field in Symmetrical Planar Waveguides and Circular Fibers with Nonlinear Claddings

1　ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅｋｅｙｃｏｎｃｅｐｔｏｎｗｈｉｃｈａｌｌｎｏｎｌｉｎｅａｒｇｕｉｄｅｄｗａｖｅｏｐｔｉｃａｌｄｅｖｉｃｅｓ[1～ 3] ａｒｅｂａｓｅｄｉｓｔｈａｔｔｈｅｌｏｃａｌｉｎｔｅｎｓｉｔｙｏｆｔｈｅｇｕｉｄｅｄｗａｖｅｃｏｎｔｒｏｌｓｔｈｅｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｗａｖｅｖｅｃｔｏｒ ,ｔｈａｔｉｓ,ｔｈｅｆｉｅｌｄｐｒｏｆｉｌｅａｎｄｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｃｏｎｓｔａｎｔｃａｎｂｅｃｏｍｅ ｐｏｗｅｒｄｅｐｅｎｄｅｎｔｗｈｅｎｏｎｅｏｒｍｏｒｅ[4～ 6] ｏｆｔｈｅｌａｙｅｒｓａｒ…     

非线性一维光子晶体波导光双稳

利用非线性折射率系数较大且非线性时间响应较快的CdS_xSe_1-x玻璃为材料,设计并制备了非线性一维光子晶体波导光双稳器件,该器件的折射率空间分布呈正弦形式。实验测得双稳开关的阈值功率密度为1.60×10⁵W/cm²,开关时间为63ps。采用时域有限差分方法讨论了光子晶体带隙随入射光强变化而移动的情况,随着入射光功率密度的增加,光子晶体的带隙中心向短波方向移动。同时计算了该器件的双稳特性,理论计算得到双稳开关的阈值功率密度为1.40×10⁵W/cm²,开关时间约为50ps。获得了理论与实验基本一致的结果。     

有限元法求解任意折射率分布光纤模场分布

 应用有限元方法求解了任意径向非均匀折射率分布园柱对称介质波导中纵向场耦合波动方程定解问题所对应的变分问题,该方法不受弱导或高斯模场分布等限制,可方便地求解光纤中介质波导的模场分布。用此方法研究了带阶跃环的三角型分段折射率分布光纤中归一化模场半径与芯层传输功率比值随光纤不同结构参数的变化规律。     

波导厚度变动、偏振变动以及折射率变动脱敏高分子宽带耦合器设计

针对高分子光波导在制造工艺中波导芯厚度难以控制、芯层和包层的折射率差变动时的随机性以及材料各向异性引起的偏振态依赖性等实际问题,提出了采用抗波导芯厚度误差、抗折射率差变动和抗偏振变动的宽带波导耦合器回路结构的解决方案,给出了设计的理论和方法。在实测数据的基础上,进行了带宽为120nm的3dB氟化聚酰亚胺波导耦合器设计。由该器件的三维BPM仿真结果表明,在上述带宽上,波导芯厚度的变动范围为7～8μm、相对折射率差变动范围为0 24%～0.30%,两个正交偏振态都具有(50±2.0)%功率输出比的良好特性。     

Modification of Photorefractive Waveguides in Lithium Niobate by Guided Beam for Optical Dynamic Interconnection

We investigate experimentally and numerically a novel method of modifying photorefractive waveguides in a lithium niobate crystal by a guided beam. The guided beam with a strong optical power can change the refractive index of the photorefractive waveguide because of the photorefractive effect. The modification of waveguide structure can be utilized for optical dynamic interconnection. Changes of optical characteristics of a probe beam caused by a modification beam are investigated. Experimental results show that the transmitted power or the peak intensity of the probe beam decreases exponentially as a function of total exposure energy of the modification beam. We also numerically analyze the refractive index change caused by the modification beam in the photorefractive waveguide. The numerical results show good agreement with the experimental results.     

Analysis of Nonlinear TE Waves in a Periodic Refractive Index Structure with a Nonlinear Cladding

１ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＩｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓｎｏｎｌｉｎｅａｒｏｐｔｉｃａｌｗａｖｅｓｇｕｉｄｅｄｂｙｍｕｌｔｉｌａｙｅｒｓｙｓｔｅｍｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇｍｕｌｔｉｐｌｅｑｕａｎｔｕｍｗｅｌ（ＭＱＷ）ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｈａｖｅａｔｒａｃｔｅ...     

键合型掺铒纳米晶-聚合物波导放大器的制备

为了克服主客掺杂型有源材料均匀性和稳定性差的问题,采用键合掺杂方法,将高温热解法制备的油酸修饰掺铒氟钇钠纳米晶粒与甲基丙烯酸甲酯发生共聚反应,形成键合型有源芯层材料。纳米晶粒均匀固定在聚合物分子链上,抑制了高浓度掺杂时的团聚析出且材料更稳定。纳米粒子在聚合物中的质量百分比达到约1wt%,具有良好的成膜性,用原子力显微镜照片观察薄膜表面粗糙度为1.76 nm。用椭偏仪测量薄膜光学性质,并用柯西色散模型拟合出薄膜折射率随波长的变化关系,材料在1550 nm信号光波长的折射率为1.485。设计嵌入式波导结构,采用有限元方法进行模式分析和计算光场强度分布。采用紫外光刻和感应耦合等离子体刻蚀工艺制备凹槽形下包层,填充有源材料制备条形波导放大器。实验结果表明,当1550 nm信号光功率为0.1mW,1480 nm泵浦光功率为390 mW时,在1.2 cm长的样品中得到了3.58 d B的信号光相对增益。     

用基于磁场的改进型有限差分法分析光波导的全矢量本征模

提出一种改进的有限差分法,用以求解全矢量磁场波方程,分析光波导承载的全矢量本征模.离散交叉项时,采用与波导结构无关的六点差分格式,考虑磁场分量的导数在芯包分界处的不连续性,比传统四点差分格式有更高的计算精度.分析阶跃型光纤、矩形和脊形光波导的全矢量本征模问题,给出全矢量基模的磁场分布及其归一化传播常数,揭示全矢量本征模的混合特性,所得结果与解析法、高精度模横向谐振法的结果吻合,验证了方法的收敛性与计算精度.     

基于有机聚合物的M-Z波导设计

M-Z光波导是有机聚合物电光调制器的重要结构单元.将有效折射率法与二维差分束传播法相结合,利用有效折射率法计算了聚合物脊形波导的横向折射率分布及有效折射率.由Maxwell方程出发,结合辐射透明边界条件,采用Crank-Nicholson差分格式,得出有限差分束传播法的计算格式.通过对M-Z型波导结构中TM模的传播及损...