半矢量有限差分波束传输法求解多模波导模场

三维波导的模场具有偏振特性(TE或TM模),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,分析了多模脊型光波导的模场,得到各阶导模的模传播常数和模场分布.利用该方法得到的模场可以基于同一套空间差分网格而直接用于波导器件的FD-BPM功能模拟,避免为了分析波导模场而去寻求另外的方法.     

三维标量有限差分波束传输法确定多模波导模场

标量三维交替方向隐式FD-BPM是分析波导器件的有效方法,利用这种方法分析多模波导器件的模传播常数及模场分布.以Ti:LiNbO3多模波导作为算例,给出此方法的公式体系以及计算结果.     

模转换问题的二维标量有限差分波束传输法

为了使用标量有限差分波束传输法求解耦合的波动方程,使用两套网格分别代表两种耦合场变量(TE模或TM模),建立无条件稳定的隐式差分方程组,精确求得完全模转换的转换长度,针对二维LiNbO3TETM转换器给出算例。     

确定一维单模波导模特性的差分波束传输法

应用类Ｃｒａｎｋ－Ｎｉｃｈｏｌｓｏｎ差分格式的波束传输法精确获得两类典型一维单模平板波导的模特性，为ＦＤ－ＢＰＭ法推广到形状复杂的三维波导器件的模拟打下基础。     

非对称双脊波导的有限差分法分析

从泰勒级数法出发推出直角坐标系下电磁场纵横关系的亥姆霍兹方程的差分公式,实例分析了对称双脊波导的电磁场场域、截止频率,并分析了非对称双脊波导结构的变化对截止频率的影响。计算结果表明,有限差分法是分析脊波导的一种有效方法。     

标量时域有限差分法用于平面光波导模场分析

用二维标量时域有限差分法分析了平面光波导基模的模场分布情况，在设置场源时分别用了五种不同形态的光源作为激励，在光传播到一定距离和时间后得到的五种不同激励下的稳态模场分布完全相同，并与解析法讨论的结果一致。     

平面光波导均衡器补偿偏振模色散的研究

为了实现对光通信系统中偏振模色散（polarization mode dispersion,PMD）的补偿,构建了一个较完整的光通信系统的仿真模型,改进了原有的基于最小均方误差（minimum squareerror,MSE）算法控制的平面光波导（planar lightwave circuit,PLC）均衡器．对比了经过补偿和未经补偿的2种情况下的系统性能,并研究分析了不同阶数PLC光均衡器的补偿效果、结果表明,PLC均衡器可以较好地克服PMD的影响,有效地减少了光脉冲的展宽,降低了误码率．     

非对称单脊波导主模截止波长分析

文章介绍了用模式匹配法分析非对称单脊波导中脊位置变化时对主模截止波长的影响。截止波长随着脊位置的变化而变化,并给出了一些计算数据。     

平面锥形光波导模斑转换器的研究

基于三维有限差分束传输法（FD－BPM）对平面光波导器件中的关键元件之一－平面锥形模斑转换器作了深入的研究，对线性和数种非线性侧面边界的模斑转换器进行了数值仿真和对比，分析了平面锥形模斑转换器侧面边界函数对耦合损耗的影响，以及模斑转换器中模场分布随传输距离的变化，确定了不同长度的平面锥形模斑转换器的最佳侧面边界，指出长度在200－1000μm范围内具有余弦边界的平面锥形模斑转换器性能最佳，并且发现，光纤中的出射光进入模斑转换器以后，光波模式会逐渐发生变化，并最终转化为单模。     

基于脊型波导的跑道型环形谐振器的偏振模式分离特性分析

设计和分析了基于绝缘体上硅的脊型波导的偏振模式分离谐振腔。通过分析超小脊型波导的模式双折射,将该微环谐振腔应用到定向耦合器,实现从准TE和准TM偏振模式在特定波长范围内同一输出端口的分离。试验证明,准TM偏振模式分离后的Q值达23 000±1 000,是未分离时的两倍。该新型跑道型环形谐振腔的特点在光学元件中的应用非常有前景,为新型环形耦合器的深入研究提供了理论参考。     

光波导器件应用及其表面光滑化研究综述

光波导器件在许多领域都有着广泛的应用和良好的发展前景。而波导器件表面粗糙度影响传输光损耗和环形腔Q值,制约光波导器件的发展和应用。目前常用波导器件表面和侧壁光滑化方法有热氧化法、激光束法和氢退火法,其中氢退火法有较好的光滑化效果,但对于氢退火工艺的机理并不清楚,无法进一步优化实验参数,达到最佳实验效果。在对上述内容进行综述的基础上,通过Materials Studio仿真分析,初步研究了退火机理,基于仿真研究结果,分析氢气环境对退火过程的意义,为应用氢退火工艺对波导器件光滑化实验提供理论指导。     

标量FDTD法分析渐变折射率光波导模场分布

用标量时域有限差分法（Finite-differece Time-domain Method,FDTD法）分析了渐变折射率平面光波导中基模的模场分布情况，采用平面光波、球面光波、高斯光波等5种不同形态的光波激励同一波导，借助计算机进行数值求解，得到的光场分布图在光场传播达到稳定后完全相同，说明波导的模式与光波形态无关，只与波导结构和光波波长有关，结果表明该方法直观、精确、快速，并与解析法分析的结果一致。     

表面等离激元亚波长光波导滤波器研究进展

综述了本研究小组有关单齿、多齿、侧耦合腔、迂回型等结构的表面等离激元波导滤波器的研究进展.在单齿状金属-电介质-金属波导结构的研究基础上,发展出对称和非对称多齿结构以及侧耦合腔型反射式滤波器、低通波长和高通波长滤波器等其他结构.时域有限差法模拟揭示了它们均可具有一定的波长选择特性,对称多齿结构展现一个宽的陡峭禁带,不对称多齿结构却能实现窄带滤波功能.分析和模拟研究均表明谷或峰的中心波长与齿的深度或宽度有关;截止型结构的截止波长则可通过改变结构的相应长度和宽度等参数来选择.这些滤波器结构有可能应用于未来的纳米集成光学回路.     

Yb-Er共掺光波导放大器增益特性模拟及优化

为提高光波导放大器的增益特性,从Yb-Er共掺系统的能级结构及能量传递过程出发,建立了Yb-Er共掺光波导放大器增益的理论模型,对增益特性进行数值模拟;讨论了铒离子的掺杂浓度、泵浦光功率和信号光功率等因素对光波导放大器增益的影响,并进行优化。数值模拟结果表明:当波导长度小于其最佳值时,增益随铒离子的掺杂浓度和泵浦光功率的增加而显著增大;超过最佳波导长度,增益随之下降;泵浦光功率一致,信号光功率增强时,增益下降。抽运功率为70 mW时,长度为2.24 cm的光波导放大器,单位长度增益为4.73 dB/cm,该结果与实验数据基本吻合。     

热光可调光衰减器的设计及测试

阐述Mach-Zehnder型可调光衰减器的原理,分析影响器件功率消耗和器件响应的因素,然后根据硅基波导器件大截面的单模脊型波导理论,设计VOA器件的结构参数.并测试出VOA器件的近场模斑,器件衰减为0~26.3dB,器件最大功率损耗为368 mW,信号响应上升时间为7μs,信号响应下降时间为97μs.     

Mach-Zehnder条形光波导开关传输光场的优化计算

结合有效折射率法和有限差分光束传播法,实现对三维光波导结构计算的降维处理,运用二维有效折射率--有限差分光束传播方法(EI-FD-BPM)计算Mach-Zehnder光波导开关的传输光场;通过比较不同的光波导结构,优化得到具有较高输出能量的条形光波导光开关及其最佳的结构设计参数(横截面尺寸,器件结构及其尺寸等).表明用...     

光孤子在非线性光子晶体弯曲波导中的传输特性研究

通过数值模拟方法研究了非线性光子晶体波导中光孤子的传输特性,研究重点是光在基于二维光子晶体材料制作的弯曲波导中的透射行为,结果表明光孤子经过传统方法制作的弯曲波导后能量完全衰减,而通过调制波导弯曲处晶体的结构,光孤子可以完美的传输,没有畸变和能量损耗。此外,也总结了调制波导弯曲处光子晶体结构以提高光孤子的透射率应遵循的原则。     

Spatial separation of spectrum inside the tapered metamaterial optical waveguide

In this work,the optical metamaterials based on silver dendritic cells are prepared by electrochemical deposition,and its transmission and focusing behaviors are investigated.The experimental results show that the optical metamaterials reveal a multiple pass-band transmission spectrum and a prominent focusing effect at the wavelength corresponding to the maximum transmission coefficient.Two optical metamaterial samples are combined into a tapered optical waveguide,and the spectra of transmitted light at the surface of the tapered optical waveguide is measured by using the fiber spectrometer along the light propagation direction.The results demonstrate that each frequency component of the wave packet is stopped at a different waveguide thickness,leading to the spatial separation of its spectrum.The spatial separation of spectrum can be effectively tuned by adjusting the inclination of the tapered optical waveguide,which can be used for storing photons and slow-light research.