单负材料填充包层的矩形波导模式特性

【目的】通过求解矩形波导模式特征方程,计算矩形波导横向场分布,研究电磁波在单负材料矩形波导中的传播特性以及该波导参数对其导模Exmn的影响规律。【方法】基于电磁场的波动理论和马卡梯里假设,利用图解法对波导有效折射率及横向电场分布进行求解,并分析波导模式的频率色散关系。【结果】该矩形波导的传播模式Ex0n和Ex1n为x方向衰减的表面模,仅当m1时,波导的传播模式才是振荡导模;固定波导芯子层厚度不变,当导波频率增大时,高阶模向高频方向移动的速度比低阶的快;保持m1,当m或n增大时,Exmn模式的截止点均向波导孔径增大的方向移动,且相邻模式的截止间距相等。【结论】单负材料包层的矩形波导既支持存在低阶表面模的条件,也支持存在高阶振荡导模的条件,波导孔径大小对导波模有很好的调制效果,可实现宽孔径多模传输和小孔径单模传输的功能。     

左右手材料对称光波导的导波模式研究

利用传输矩阵方法,研究左右手材料对称光波导的导波模式特性。结果表明:导波层为右手材料时,模系数m_1、m_2、m_3、m_4分别有4、3、2、1个导模,有1、2、3、4个电场振荡,模系数为奇数的电场振荡呈轴对称,模系数为偶数的电场振荡呈中心对称;导波层为左手材料时,模系数m_1、m_2、m_3、m_4分别有1、3、2、1个导模,有0、1、2、3个电场振荡,模系数为奇数的电场振荡呈中心对称,模系数为偶数的电场振荡呈轴对称;两种导波层的电场振荡程度都随着模系数从m_1至m_4逐渐增加而加剧,包裹层的电场都呈现完全的消逝现象。     

三层介质平板波导中TE波的转移矩阵和模式本征方程

由TE波的波动方程出发,根据麦克斯韦方程和边界条件,推出三层介质平板波导中的电场分布.再根据这些关系求出电场在y方向的导数表达式,并得到导波层TE波的转移矩阵和模式本征方程.     

含左手材料光波导承载导波和表面波的模式研究

通过转移矩阵方法理论,研究含左手材料平板波导导波模式与表面波的特性.在TE极化情况下,包裹层为金属-芯层为左手材料的3层平板波导满足导波条件时,导波层能承载新功能的导波模式;不满足导波条件时,波导的包裹层和芯层都会出现不同指数规律衰减的表面波.     

含左手材料光波导承载导波和表面波的模式研究

通过转移矩阵方法理论,研究含左手材料平板波导导波模式与表面波的特性.在TE极化情况下,包裹层为金属-芯层为左手材料的3层平板波导满足导波条件时,导波层能承载新功能的导波模式;不满足导波条件时,波导的包裹层和芯层都会出现不同指数规律衰减的表面波.     

介质参数对左右手材料光波导传输性能的影响

构建芯层为左手材料包裹层为右手材料的光波导模型,利用转移矩阵方法对模式本征方程进行多模式求解,研究介质参数对传输性能的影响。结果表明：当V（归一化频率）极限小时,左右手材料对称光波导的基模不会消失;ε''μ''>εμ(ε''和μ''、ε和μ依次分别为芯层、包裹层介质的介电常数和磁导率),总波矢的平方差R2=0.5、-μ/μ''=0.8的光波导能产生1个的表面波,R2=1.15、-μ/μ''=1.1的光波导能产生3个表面波,00.78 cm的奇数模能量被局域在导波层外侧;频率f=4.75 GHz、ε''μ''>εμ、-1<μ''<0、-μ/μ''>1时,D=0.7 cm、β=4 cm-1（β为传播常数）的光波导能承载3个导波模式;f=5.50 GHz、ε''μ''<εμ、μ''<-1、-μ/μ''>1时,D<0.11 cm的光波导的两个分界面上能产生2个表面波,D>0.11 cm的光波导两个分界面上不产生表面波,D=0.11 cm表面波的正归一化能量被局域在导波层外表面,而表面波的负归一化能量被局域在导波层内表面,正能量振幅衰减较慢于负能量;模系数m对表面波和导波模式的电场分布有着显著的影响。     

非线性导波光栅耦合

讨论了存在三阶非线性克尔效应的波导中光栅耦合区导波所满足的耦合模方程以及解析解，分析非线性效应及光栅辐射衰减两因素对导波场分布、光栅耦合效率和非线性位相等的作用．据此提出非线性耦合光栅的设计特点．     

含左手材料四层平板波导的模式特性

【目的】研究一个中间两层为左手材料,覆盖层和衬底层为右手材料的四层平板波导(RHM-LHM-LHMRHM)系统。【方法】用数值计算波导的色散曲线,画出不同模式的电场分布图。【结果】该波导存在TE0模和TM0模,高阶模式的TE模和TM模会出现双模现象,在特定的波导层厚度下,TEm模和TMm模的有效折射率相同。缓冲层的厚度和介电常数越大,TM模的双模现象越显著。模系数m为奇数或偶数的电场分布图相似,但波导层厚度越大,其电场振荡越强,而缓冲层的电场振荡基本不变。【结论】通过控制左手材料的介质参数可以灵活改变波导的模式特性。     

亚毫米尺度金属包覆波导超高阶导模的损耗研究

亚毫米尺度金属包覆波导中的超高阶导模具有一些重要性质,如偏振不灵敏性,对波导参数及入射光波长非常灵敏的特性,这引起了人们对它研究的极大兴趣.基于亚毫米尺度金属包覆波导,已经实现了一些具有良好光学特性和实用价值的导波光电子器件.该文用一阶微扰理论对亚毫米尺度金属包覆波导中的超高阶导模的损耗性质进行了详细的研究,发现超高阶导模在波导中的传输损耗随着光入射角度的减小而急剧增大,也即随着其模序数的增大而增大,并且导波层的厚度越大,其超高阶导模的传输损耗越小.     

含左手介质的三层介质平板波导的转移矩阵和本征方程的分析

文章对导波层是左手介质,而覆盖层和衬底层是常规介质的三层介质平板波导进行了研究,从TM波的波动方程出发,根据电磁场的边界条件,推导出导波层TM波的转移矩阵和模式本征方程。并通过数值计算得出了这种平板波导有效折射率与厚度的关系图,从而得出它与常规介质波导的不同点。     

电磁波在填充非线性左手介质平板波导中的传播

对填充非线性左手介质理想导体平板波导中横电波(TE波)进行了理论分析,得到其电磁场分布和色散方程.通过数值计算,给出了部分TE波低次模的色散关系曲线.结果表明,当电磁波频率为4～6GHz时,介质的电容率和磁导率都为负;电磁波在此种波导中的各次模的色散程度随电磁波频率的增大而近似线性增大;在板间距离相同时,低次模的色散比高次模的色散大;随着板间距离的增大,电磁波在波导中的相速度线性增大;当电磁波的频率一定时,波导的色散程度随波导两板间距离增大而线性增大.     

左手介质平板镜像波导的模式特性分析

本文对左手介质平板镜像波导的模式色散特性进行了细致分析与推导,得到了TE模和TM模的特征方程,并对该方程式进行了数值计算,描绘出它们的色散特性曲线,并与常规介质平板镜像波导的模式进行了比较,得出左手介质平板镜像波导模式的一些反常特性.     

脊型光波导偏振模场有限差分分析

针对三维脊型光波导模场的偏振相关性,对于不同偏振方向的模场构造满足不同边界连续性条件的差分格式,结合交替方向隐式FD-BPM来处理三维波导问题。得到各阶导模的模传播常数和模场分布。     

Optimization design for polymeric S-shaped ridge waveguide

The dispersion characteristics and transverse field distribution of the fundamental and higher order modes are analyzed for polymeric ridge multimode waveguide by a new technique which is based on the combination of the effective index method and the variational method. An algorithm is implemented to study the effect of the structure parameters and dimensions on the dispersion curves. The optical field distribution of the fundamental and higher order modes for TM modes are computed. The single mode conditions of polymeric ridge waveguide are obtained. The relationship between the curvature radius and the bending loss of S-shaped ridge waveguide are studied with wide-angle finite-difference beam propagation method and effective index method. The conclusion is: when the curvature radius is larger than 5000 µm, the bending loss will not decrease distinctly even if the curvature radius increases, and the light can propagate stably in the S-shaped ridge waveguide.     

各向异性超常介质涂层平板镜像波导的模式特性研究

对各向异性超常介质涂层平板镜像波导的横电波（TE模）与横磁波（TM模）的特性进行了细致分析与推导,得到了它们的特征方程及其色散关系式,以及二者的时间平均坡印亭矢量式,并进行了相应的数值模拟,描绘出它们各自的特性曲线,并将二者进行了比较,得出各向异性超常介质涂层平板镜像波导的模式既不同于各向同性左手介质涂层中的,也不同于各向同性常规介质层的导波特性。     

左手介质涂层平板镜像波导的快波与慢波模式

对左手介质涂层平板镜像波导的快波与慢波模式特性进行了分析与推导,得到了TE模和TM模的特征方程,并对该方程式进行了数值计算,描绘出它们的色散特性曲线,并与常规介质平板镜像波导的模式进行了比较,得出左手介质平板镜像波导模式的一些反常特性．     

Polarization-dependent difference of the power spectra from two-dimensional random media with different shapes

Polarization-dependent difference of the power spectra from a set of two-dimensional （2D） passive random media is investigated by simultaneously solving Maxwell＇s equations for both transverse magnetic （TM） and transverse electric （TE） fields. The random media have the same random constitution but different shapes. Results show that both two polarized states are morphology dependent, and the variety of the shapes has more influence on the selection of TM polarized modes than that of TE polarized modes. Such polarization-dependent difference of morphology property presents a new modeselecting technique for random lasers.