关于波导管的格林张量函数

本文以本征函数展开的方法,研究了波导管中格林函数的一般性质和形式。为了得到波导管的本征函数(简正波)和格林张量函数的一些关系,我们首先对格林函数作富氏变换,它的象函数在各向同性介质波导中以并矢形式作为最简单的表达方法,而在充有各向异性介质波导中可以表为ABA⁺e^-ikz₀的形式,这里A是坐标矩阵。用这种方法详细推导了均匀各向同性介质波导中的并矢格林函数。 关键词：     

转移矩阵法在负折射率介质材料平板波导中的应用研究

利用严格电磁理论,推导出了适用于负折射率介质材料光波导的转移矩阵,分析讨论了转移矩阵的性质和应用.利用转移矩阵方法,推导出导波层为负折射率介质材料、覆盖层和衬底为右手材料的三层对称介质光波导的本征色散方程.用图解法研究了负折射率介质波导中TE波的异常色散特性.在负折射材料介质波导中没有零阶模,最低阶为1阶模,并且有截止频率,只有波导参量满足一定条件的时候才会存在,导模的横向波数可以为实数和纯虚数,而正折射率介质波导导模的横向波数只能为实数.     

两介质波导的最小中心间距

根据波导的耦合模理论,推导出两介质波导单位长度串扰的表达式,并在一定串扰的前提下,定义了两介质波导最小间距和最小中心间距,提出采用最小中心间距做为衡量波导集成度的参量.分析了波导尺寸及折射率差对最小间距、最小中心间距的影响.分析和模拟结果表明:折射率差越大,两波导最小间距、最小中心间距越小;在大折射率差的条件下,两波导最小间距可以降低到1 μm以下;在给定的工作波长、折射率分布的条件下,两介质波导的最小中心间距存在最小值.     

无源光器件的传播模场分析

以波导结构的单向耦合器为例，将复坐标变量完全匹配层应用于光器件的模场分析，采用有限差分方法构造出模场的本征方程，通过数值求解得到器件的传播模场和等效折射率。结果表明等效折射率随间距变化而变化，间距越大，等效折射率越趋向于单根光波导的值，为准确分析无源光器件内部模场分布打下了基础。     

白光在LiNbO_3∶Fe晶体中写入的任意折射率分布光波导

在理论分析Li NbO3∶Fe晶体中光致折射率变化分布与写入光的强度分布之间关系的基础上,提出了一种在该晶体中写入具有任意折射率分布光波导的新方法.利用由白光经电寻址空间光调制器得到的强度分布不同的片光辐照晶体,分别写入了折射率呈误差函数分布和平方律分布的光波导结构.采用干涉法测量了晶体中的光致折射率变化,并用推导出的折射率变化分布解析表达式很好地拟合了测量数据.实验结果表明,该方法是可行的.利用白光光源结合高分辨率的空间光调制器有望在多种光折变材料中制备出具有任意折射率分布的高质量光波导.     

白光在LiNbO3∶Fe晶体中写入的任意折射率分布光波导

在理论分析LiNbO3∶Fe晶体中光致折射率变化分布与写入光的强度分布之间关系的基础上，提出了一种在该晶体中写入具有任意折射率分布光波导的新方法.利用由白光经电寻址空间光调制器得到的强度分布不同的片光辐照晶体，分别写入了折射率呈误差函数分布和平方律分布的光波导结构.采用干涉法测量了晶体中的光致折射率变化，并用推导出的折射率变化分布解析表达式很好地拟合了测量数据.实验结果表明，该方法是可行的.利用白光光源结合高分辨率的空间光调制器有望在多种光折变材料中制备出具有任意折射率分布的高质量光波导.     

Ti：LiNbO3光波导导模的场分布

给出了Ti扩散LiNbO_3条波导任意阶导模场分布的试探解.通过变分法分析,不但可以合理地确定其中的待定参数,而且也得到了相应导模传播常数的近似值.与扩展的有效折射率方法比较:这种解不但在函数形式上简单,待定常数确定方便,而且具有精度高的优点.还可以得到等效一维波导折射率分布的解析表达式.     

棱镜耦合法测量聚合物薄膜波导的参数

通过棱镜耦合方法测量了聚合物薄膜构成的三层平板介质波导不同阶导模下的有效折射率,通过计算机编程解光波导的色散方程,得出了介质薄膜的折射率和厚度.     

任意折射率分布平板波导与圆光纤的差分法分析

给出一种差分析，用以求解任意折射率剖面的平板波导及圆光纤的本征方程。本法编程十分简单，不涉及特殊函数的繁复计算，有普适性，可精确求得色散曲线、截止频率与模场分布。     

无序体系的理论方法(Ⅱ)

本文介绍了精确求解格林函数,本征矢的方法,Recursion方法;讨论了无序体系的共振模和局域模。     

无序体系的理论方法(Ⅱ)

本文介绍了精确求解格林函数,本征矢的方法,Recursion方法;讨论了无序体系的共振模和局域模。     

高斯型折射率分布的扩散光波导模式

本文用一级微扰理论处理了非对称高斯型折射率分布的扩散光波导模式.得到了色散方程和模场解析表达式.     

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。     

Fermi折射率分布光波导的模方程

对Fermi折射率分布的特性进行了分析,用光线理论推导出Fermi折射率平面光波导的近似超越模方程.理论分析和实验结果比较表明,Fermi折射率分布函数能较好地描述准阶跃渐变折射率.得到的近似模方程相当精确地决定了这类波导的模式特性,比阶跃折射率近似精确.     

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.     

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.     

离子交换玻璃波导折射率分布的确定

本文提出了由模折射率确定波导表面折射率的新方法,简化了White提出的公式,且可适用于任意折射率分布的平面光波导,具有普遍意义。分析结果表明,理论计算与实验测量相符合。     

阵列波导光栅波分复用/解复用器光谱响应效率的理论模型

基于单模光波导的本征模场分布,瑞利－索末菲衍射积分公式和天线原理的互易定理,给出耦合器中两个非接触平面光波导耦合特性的描述.基此,根据等光程差不等振幅多光束干涉的光场叠加原理,推导出新颖的阵列波导光栅波分复用/解复用器的光谱响应效率的解析函数表达式,这些表达式可为快速精确分析阵列波导光栅波分复用/解复用器的特性提供理论基础.同时,介绍了一个计算阵列波导光栅波分复用/解复用器特性的例子,给出其光谱响应度和信号通道串扰.     

基于有限元法的光子并矢格林函数重整化及其在自发辐射率和能级移动研究中的应用

任意微纳结构中量子点的自发辐射率和能级移动均可用并矢格林函数表达.当源点和场点在同一位置时,格林函数的实部是发散的.为解决这一发散问题,可采用重整化格林函数方法.本文提出一种计算重整化格林函数和散射格林函数的方法.该方法利用有限元,计算点电偶极子的辐射场,将其在量子点体积内做平均得到重整化的并矢格林函数,减去均匀空间中解析的重整化格林函数,得到重整化的散射格林函数.在均匀空间情况下,本方法所得数值结果与解析解一致.将该方法应用到银纳米球系统,以解析的散射格林函数作为参考,结果表明该方法能准确处理散射格林函数的重整化问题.将该方法应用到表面等离激元纳米腔中,发现有极大的自发辐射增强和能级移动,且该结果不依赖于量子点的体积.这些研究在光与物质相互作用领域具有积极的意义.