高斯光束计算平板波导自由传输区远场分布及其修正

对近轴近似条件下求解亥姆霍兹方程得到的高斯光束显式传播公式做了分析，同时，基于基尔霍夫衍射理论，在菲涅耳近似的条件下给出了相应的高斯光束在远场的传播公式，在此基础上，对近轴近似条件做出了定量分析，给出了这个近似条件引入的误差，提出了一种计算高斯光束远场分布的修正方法，并采用有限差分-光束传播方法(FD-BPM)来检验各种方法的准确性。把这种修正方法应用到平面光集成波导器件，如阵列波导光栅(AWG)、蚀刻衍射光栅(EDG)等器件的设计和模拟中，可以大大降低工作的复杂性，同时可以得到精确的结果。     

用于SOI脊形波导的模式匹配器的设计

引入4种不同形状的模式匹配器，提高了SOI(Silicon—On—Insulator)脊形波导和单模光纤(SMF)的耦合效率。用三维束传播法(BPM)和重叠积分方法对这4种模式匹配器进行了结构设计和性能分析。结果表明，这4种模式匹配器对提高耦合效率的能力几乎相同；经过结构优化后，模式匹配器的耦合效率约提高了0．5dB；当模式匹配器长度大于800μm时，耦合效率几乎不随长度变化，因此模式匹配器长度取值应大于800μm。最后分析了封装对准中的对准精度要求。若要求附加损耗小于0．3dB，对准偏差须小于lμm。     

快速计算阵列波导光栅波导耦合系数的修正重叠积分方法

提出了一种修正的重叠积分方法用以计算阵列波导光栅(AWG)波分复用器件中光从自由传输区域到阵列波导的耦合系数,并和光束传播法(BPM)数值方法计算得到的结果做了比较通过比较分析,得出结论:当波导中心距不是太小时,用修正重叠积分这一快速方法是合适的.     

AWG器件设计方法的改进和器件性能分析

采用2点及3点Stigmatic points方法设计阵列波导光栅（AWG）器件，对传统的Rowland圆结构设计做了改进。比较分析了传统设计和改进设计AWG器件的像差，讨论了阵列波导的接收孔径及输入光信号的等效高斯光束发散角对AWG器件性能的影响。指出了传统的Rowland圆结构设计在设计高通道数AWG器件时存在的边缘通道性能劣化问题，采用多点Stigmatic points方法设计能很好地解决这一问题。     

单向激励源在TD-BPM中的应用

把单向激励源应用到隐式时域光束传播方法(TD- BPM)中,结合交替方向隐式方法(ADIM)及Grank- Nicho-son差分原理,给出了单向激励源在隐式TD- BPM中的具体实现方法.通过该方法可以方便地得到各种有反射结构的反射场和总场,在模拟计算不连续界面的反射、透射问题中有重要的作用.通过几个基本问题得到了该方法的各种计算结果,验证了该方法的有效性     

基于FD-BPM方法的阵列波导光栅模拟

给出了一种采用FD-BPM方法对整个阵列波导光栅(AWG)器件进行方便而精确地模拟的方法和一个AWG设计实例的模拟结果,并对模拟结果进行了分析.由模拟得到的器件基本参数与实际设计值符合得很好.     

弯曲波导中基于PML边界条件的柱坐标广角BPM

给出了基于完美匹配层边界条件(PML—BC)的柱坐标广角波束传播方法(BPM)。用(2，2)阶Pade近似的广角BPM对光在弯曲波导中的传输特性进行了计算和分析，获得了比近轴BPM更精确的结果。采用了PML—BC，减小了边界反射，获得了比透明边界条件(TBC)更好的结果。     

AWG中阵列波导耦合系数的计算

针对阵列波导光栅（AWG）中阵列波导耦合系数的计算问题，提出了基于光束传播方法（BPM）的叠加积分方法的修正方法。将修正前、后的结果与简单叠加积分方法的结果作了分析比较，从而验证了修正方法的正确性。分析了阵列波导之间的耦合对耦合系数的影响，阵列波导间距越小，影响越大。     

基于FD-BPM方法的阵列波导光栅模拟

给出了一种采用FD-BPM方法对整个阵列波导光栅(AWG)器件进行方便而精确地模拟的方法和一个AWG设计实例的模拟结果,并对模拟结果进行了分析.由模拟得到的器件基本参数与实际设计值符合得很好.     

单向激励源在TD-BPM中的应用

把单向激励源应用到隐式时域光束传播方法(TD-BPM)中,结合交替方向隐式方法(ADIM)及Grank-Nichoson差分原理,给出了单向激励源在隐式TD-BPM中的具体实现方法.通过该方法可以方便地得到各种有反射结构的反射场和总场,在模拟计算不连续界面的反射、透射问题中有重要的作用.通过几个基本问题得到了该方法的各种计算结果,验证了该方法的有效性.