基于亚毫米尺度金属包覆波导的脉冲展宽

利用自由空间耦合技术,用超短脉冲激发亚毫米尺度对称金属包覆波导中的超高阶导模,提出一种脉冲展宽的新方法。由于超高阶导模的强色散性质,经过短距离的传输,即可使脉冲宽度迅速展宽。理论分析表明,1 ps的光脉冲在光波导中传输毫米量级距离后,脉冲展宽因子可达到1000倍。     

二维光子晶体波导与单模平面介质波导间的喇叭波导接头

提出并优化了用于二维介质柱光子晶体波导与单模平面介质波导对接的基于分布布拉格反射波导的喇叭波导接头，提高了这两种波导之间的传输效率.二维时域有限差分仿真结果表明，在大部分光子晶体波导导模的频谱范围内，传输效率高于98％.传输效率最高可以达到99.85％. 关键词： 光子晶体波导 平面介质波导 时域有限差分     

圆棒介质波导的电磁波传播特性

通过简单的数学分析,推导圆棒介质波导的导模传播条件及特征方程,讨论电磁波在圆棒介质波导中的传播特性。     

变截面电磁波导的辛分析

电磁波导的求解可将基本方程导向Hamilton体系、辛几何的形式。横向的电场和磁场构成了对偶向量。辛体系便于处理不同介质波导的界面连接条件。正则对偶方程、分离变量法、Hamilton算子矩阵本征值问题、共轭辛正交归一关系、本征解的展开定理等整套理论,可以适用于多种波导的课题,有利于不同截面的波导连接、以及与共振腔的连接等。本文分析了两段不同材料不同截面对接的平面波导作为例题,表明辛体系用于波导的分析是有力的。     

Metal-dielectric-metal plasmonic waveguide devices for manipulating light at the nanoscale

We review some of the recent advances in the development of subwavelength plasmonic devices for manipulating light at the nanoseale, drawing examples from our own work in metal-dielectric-metal （MDM） plasmonic waveguide devices. We introduce bends, splitters, and mode converters for MDM waveguides with no additional loss. We also demonstrate that optical gain provides a mechanism for on/off switching in MDM plasmonic waveguides. Highly efficient compact couplers between dielectric waveguides and MDM waveguides are also introduced.     

平面介质波导折射率剖面重建的欠松弛迭代方法

本文研究存在导(行)模时Gel'fand-Levitan-Marchenko方程的数值解法。由于反射系数在复数k平面正虚数轴上有极点,其特征函数中出现指数增长项,应用数值迭代求解到一定距离后便产生发散。为了克服这一困难,我们在迭代中采用了松弛方法,通过引入欠松弛因子延伸了势函数重建的有效距离。应用Schrodinger方程下的比例变换关系,逆散射所重建势函数可以直接用于介质波导折射率剖面设计。     

异向介质填充非辐射介质波导和H波导中的高次模及漏波抑制

 通过对加载异向非辐射介质波导(NRD)和H波导的全波分析,研究了此新型导波结构的传输特性。由于开口谐振环所引起的双各向异性效应,在双负参数条件下,纵剖面磁(LSM)波型和纵剖面电(LSE)波型将可能出现传播常数随频率增高而减小的异常高次模式,从而引起漏波。而在其它情况下,利用双各向异性效应却可以有效减少LSM和LSE波型的高次模漏波现象。尤其当异向介质取得单负参数时,此新型导波结构将能够完全抑制高次模漏波的出现。     

单光子晶体界面介质波导中的慢光效应

研究了单光子晶体界面介质波导中的慢光效应.芯层-空气层界面的全内反射效应以及光子晶体基底的禁带效应共同形成了对光场能量的横向约束.用基于超元胞的平面波展开法计算得到了导模色散曲线,并据此对其色散、群速以及群速色散性质做了详尽分析.由于利用了色散曲线慢光区域内拐点附近低群速色散的部分,该单光子晶体界面介质波导具有良好的慢光特性.对两个不同导模计算得到的平均群速分别为c/98和c/376,可用相对频带宽度分别达到2.1×10-3和4.1×10-4.另外,该慢光结构可以侧向耦合的方式克服光子晶体慢光波导耦合困难的缺点.     

各向异性非线性介质平板波导中的TM波

本文讨论了在三层平板介质波导中TM₀模的传播问题.三层介质的芯区是一层各向异性的Kerr型介质,上下两层则是线性介质.本文将利用E_x² >> E_x²这一性质,求解非线性方程组,给出零级近似和1级近似的解析解.     

AN ADAPTIVE INVERSE ITERATION FEM FOR THE INHOMOGENEOUS DIELECTRIC WAVEGUIDES

We introduce an adaptive finite element method for computing electromagnetic guided waves in a closed, inhomogeneous, pillared three-dimensional waveguide at a given frequency based on the inverse iteration method. The problem is formulated as a generalized eigenvalue problems. By modifying the exact inverse iteration algorithm for the eigenvalue problem, we design a new adaptive inverse iteration finite element algorithm. Adaptive finite element methods based on a posteriori error estimate are known to be successful in resolving singularities of eigenfunctions which deteriorate the finite element convergence. We construct a posteriori error estimator for the electromagnetic guided waves problem. Numerical results are reported to illustrate the quasi-optimal performance of our adaptive inverse iteration finite element method.