聚合物电光调制器中M-Z波导TM模分析

M-Z光波导是聚合物电光调制器的重要结构单元。利用有效折射率法计算聚合物脊形波导的横向折射率分布，将三维光波场传播简化为二维传播。从导模满足的标量波动方程出发，结合透明边界条件，采用Crank-Nicholson差分格式，得出有限差分束传播法的基本计算格式。通过对M Z型波导结构中TM模的传播及损耗特性进行理论分析，系统地研究了脊宽、分支角等结构参数对损耗的影响。研究表明，有效折射率法与二维有限差分束传播法的结合可以较好地解决脊形M Z波导的设计问题。该方法具有精度高、计算量小及效率高等优点，为聚合物电光调制器的制备提供了理论依据。     

非线性平板光波导中TM波的网络分析

用横向等效网络方法分析了非线性平板波导中TM的色散关系和场分布.这种方法基于传输线理论,把非线性介质波导中复杂的电磁场问题等效于电路网络问题,用横向谐振技术得到色散方程.用数值方法计算了不同非线性机制下三层平板非线性波导中的TM波传输特性.     

等腰直角三角形波导中的TM波

由波动方程和ＴＭ波边界条件出发,推导出等腰直角三角形波导中的ＴＭ波本征函数解,纠正有关文献中“在三角形波导中不存在ＴＭ波”的错误结论。     

基于有限差分光束传播法的过渡波导功耗分析

为了在既定尺寸下减小斜坡波导和弯曲波导的功耗，设计了4种过渡波导形状函数。用有限差分光束传播法(FD-BPM)进行了模拟分析，发现过渡波导形状的选取与坡度和曲折角存在条件有关，并给出了条件表达式及其详细说明。     

带有矩形过渡区的非对称Y分支光波导

提出了带有矩形过渡区的非对称Y分支光波导的两种设计方案。分别通过设置两分支波导不同的宽度和改变分支波导与矩形中心的轴偏移量,去获得非对称分支比。采用有限差分光束传播法（FD-BPM）对两种结构进行模拟,得出它们的分支比和损耗。分支比分别最高可达809／6和72．9％,其相对应的损耗分别低于0．12dB和0．23dB,充分证明了方案的可行性,为以后非对称Y分支光波导的制作提供了实验基础。     

基于有限差分束传播法的Mach-Zehnder型波导电光调制器的模拟设计

针对掺钛铌酸锂Mach-Zehnder型波导电光调制器的结构及折射率分布,运用有限差分束传播方法(FD BPM)进行模拟计算,取得了二维情况下的最佳设计尺寸.在此基础上,把所得的设计结果与原有的用快速傅里叶束传播方法(FFT BPM)所得的结果进行比较和分析.结果显示,运用有限差分束传播方法不仅取得了预期的结果,而且,这种方法比原有的快速傅里叶束传播方法更快捷和方便,是器件设计的理想和现实的数值模拟工具.     

基于有限差分束传播法的Mach-Zehnder型波导电光调制器的模拟设计

针对掺钛铌酸锂ＭａｃｈＺｅｈｎｄｅｒ型波导电光调制器的结构及折射率分布，运用有限差分束传播方法（ＦＤＢＰＭ）进行模拟计算，取得了二维情况下的最佳设计尺寸在此基础上，把所得的设计结果与原有的用快速傅里叶束传播方法（ＦＦＴＢＰＭ）所得的结果进行比较和分析结果显示，运用有限差分束传播方法不仅取得了预期的结果，而且，这种方法比原有的快速傅里叶束传播方法更快捷和方便，是器件设计的理想和现实的数值模拟工具     

阵列波导光栅平坦化的研究

阵列波导光栅的平坦化在实际应用中有很重要的意义.本文系统地研究了阵列波导光栅的平坦化.在输入波导、输出波导、阵列波导输入端与输出端上分别引入了指数型锥形波导.通过改变锥形波导的形状和尺寸来实现平坦化的优化.本文首先从理论上论述了引入指数型锥形波导的输出光谱特性,给出了结构参量的关系表达式,阐明了输入波导处的锥形波导是影响输出光谱平坦化的主要因素,阵列波导和输出波导处的锥形波导对输出光谱的平坦化有一定的影响.其次采用数值模拟的方法模拟了输出光谱,优化了结构参量,总结出了指数型锥形波导对平坦化影响的趋势和规律.模拟结果显示,输出光谱1 dB带宽大于通道间隔的50％,插入损耗从5.2 dB减小到了4.0 dB,串扰小于-30 dB.最后,本文给出了实验结果,插入损耗减小了0.87 dB,串扰减小了3.67 dB,1 dB带宽增加0.1 nm,增加了54.7％.实验结果表明引入指数型锥形波导提高了阵列波导光栅器件的光谱性能.     

阵列波导光栅平坦化的研究

阵列波导光栅的平坦化在实际应用中有很重要的意义.本文系统地研究了阵列波导光栅的平坦化.在输入波导、输出波导、阵列波导输入端与输出端上分别引入了指数型锥形波导.通过改变锥形波导的形状和尺寸来实现平坦化的优化.本文首先从理论上论述了引入指数型锥形波导的输出光谱特性,给出了结构参量的关系表达式,阐明了输入波导处的锥形波导是影响输出光谱平坦化的主要因素,阵列波导和输出波导处的锥形波导对输出光谱的平坦化有一定的影响.其次采用数值模拟的方法模拟了输出光谱,优化了结构参量,总结出了指数型锥形波导对平坦化影响的趋势和规律.模拟结果显示,输出光谱1 dB带宽大于通道间隔的50%,插入损耗从5.2 dB减小到了4.0 dB,串扰小于-30 dB.最后,本文给出了实验结果,插入损耗减小了0.87 dB,串扰减小了3.67 dB,1 dB带宽增加0.1 nm,增加了54.7%.实验结果表明引入指数型锥形波导提高了阵列波导光栅器件的光谱性能.     

有限差分光束传输法的分析

结合辐射可透边界条件，由Ｍａｘｗｅｌｌ方程导出了ＴＥ模和ＴＭ模的ＦＤ－ＢＰＭ法基本公式，通过对数值误差引起的计算损耗和传播常数的误差分析，对算法进行了评估。     

Y分支器单元的有限差分光束传输法分析

Y分支器是集成光学中一种重要的器件单元。本文使用有限差分光束传输法(FD-BPM)系统地分析了Y分支器的工作机理,包括对称与非对称两种结构,其中着重对非对称Y分支器单元进行了分析,指出其欲完成模式分离所需满足的条件。通过对Y分支器的深入研究,我们也说明了FD-BPM法在对Y分支器及类似器件和单元的模拟分析中所具有的方便性和优越性,这为实际的设计制作工作提供了极好的基础。     

半导体激光器圆波导的低耦合损耗机制分析

设计了一种具有圆对称波导的半导体激光器,利用有限差分-光束传播法(FD-BPM)研究了半导体激光器圆波导的远场图象(FFP)与波导参量的关系,并分析了光纤与半导体激光器低损耗耦合机制.     

分离变量法与等腰直角三角形波导的边值问题

根据叠加原理，讨论等腰直角三角形波导边值问题的IE波解和TM波解，纠正有关文献中的错误解法，指出分离变量法的适用条件。     

一种可用于分析任意介电常数张量的各向异性波导导模的二维时域有限差分模型

为分析具有任意介电常数张量的各向异性波导的导模,本文通过把简化的二维时域有限差分(2-DFDTD)法扩展至任意各向异性介质,提出了一种以D、E和H场为基础的统一的简化2-DFDTD模型.利用该模型,研究了简化的复数2-DFDTD方法与实变数2-DFDTD方法之间的关系.文中还讨论了复变数方法和实变数方法的激励技术.     

高斯光束在任意分布的径向梯度折射率介质中传输的计算方法

根据弱波导近似,本文建立了处理高斯光束在任意分布的径向梯度折射率介质中传输的计算方法,并具体计算和讨论了高斯光束腰斑在沿径向呈抛物型分布的介质中随传输距离的变化情况,其数值结果与解析近似符合。     

基于广角FD-BPM的PML边界处理方法

本文提出了基于三阶Padé近似广角有限差分光束传输法(FD-BPM)的简单有效的完美匹配层(PML)边界处理方法.分别给出了该方法应用于斜波导和多模干涉(MMI)数值模拟的结果,并与用完全透明边界条件处理的模拟计算结果进行了比较.本文最后对基于广角FD-BPM的PML边界处理方法进行了优化.     

用极坐标下的广角光束传播法计算分析弯曲波导

采用了极坐标下的广角BPM(Beam Propagation Method)对弯曲波导进行了计算模拟,并与极坐标下近轴BPM方法进行了比较,取得很好的结果.