PMC边界手征负折射平板波导模式特性及场分布

从理论上分析了以理想磁导体(perfect magnetic conductor, PMC)为边界的手征负折射平板波导的模式特性及其磁场的具体分布. 利用PMC边界条件, 导出了手征负折射波导的色散方程和磁场各分量表达式. 通过波导的色散曲线发现, 当手征参数 κ>1时, 某些区域曲线出现下凹, 左旋圆极化(left circularly polarized, LCP)波的折射率为负值, 实现了负折射特性, 截止频率也不再是传播常数β=0所对应的频率. 根据传播常数β和k₊, k₋的关系, 将色散曲线分为3个区域, 给出了各区域一阶奇模和一阶偶模磁场的具体分布, 并与一般手征媒质平板波导的磁场分布作了比较. 结果发现, 切向分量场H_y,H_z 在上下边界处为零, 满足PMC边界条件. 而由于面磁流的存在, 法向分量H_x在边界处不为零.     

手征媒质平板波导的传播特性

在求解Ｍａｘｗｅｌ方程的基础上，分析了芯区为手征介质对称平板波导的色散特性。给出了两种色散方程并研究了该波导各模式截止频率与芯区手征导纳的关系。由于手征导纳的引入，同阶模式的截止频率分离，其中右旋椭圆偏振（ＨＲ）分支的截止频率随手征导纳的增大而增大，左旋椭圆偏振（ＨＬ）分支的截止频率则减小。当手征导纳大于某一值时，ＨＲ分支的截止频率为无穷大即此分支不再存在，只有ＨＬ分支传导，模式色散曲线与普通平板波导相似。此时，偶模截止频率为零的模式只有一个，即存在单模工作区。     

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.     

负折射材料中电磁波的传播机理研究

该文从理论上研究了负折射材料表面的反射与透射特性,给出了归一化的反射透射功率与入射角之间的关系曲线.当入射波为垂直和（TE波）时,得到了发生负折射时的全内反射角随参数和材料折射率的变化关系.介质中的一个本征波透射到法线的另一侧,其功率流方向与传播的波矢方向相反.     

测量手征媒质特性的一种新方法

常用的测量手征媒质特性的自由空间法和封闭结构法都有一些缺点。现提出采用金属介质波导（ＭＤＷ）的新方法。ＭＤＷ波导是一种过尺寸波导,但是,理论分析实验结果都表明,只要采用适当的ＴＥ１０－ＨＥ１１模转换器,ＭＤＷ波导中ＨＥ１１模的交叉极化电场分量很小,可看作是线极化。同时,ＭＤＷ波导是方形波导。因此,可以用它来测量手征媒质的极化旋转特性,与常规波导法相比,ＭＤＷ波导法的样品尺寸可大五倍以上,因而更能满     

含色散特性的负折射材料的一维光子晶体偏振特性的研究

研究了一种含色散特性的负折射材料的一维光子晶体的缺陷模特性,分别研究了TE波和TM波的带隙结构,研究表明,两种模的带隙特性随入射角的变化而变化,高频部分的带隙变化很大,为色散特性的负折射材料在实际中的应用提供了理论指导.     

介质波导中的非线性导波

本文分析了平板介质波导中非线性TE波的传播特性，给出了非线性TE导波的Maxwell方程的精确解，导出了色散关系，求出了波导所携带的功率，得到了封闭的模式本征方程，研究结果表明，在对称波导中，基模是不截止的，在非对称波导中，只有膜厚小于一临界值时，才激发稳定的TE模。     

光子晶体耦合腔波导中的慢光特性研究

研究了二维光子晶体耦合腔波导的慢光传输特性.利用平面波展开法分析不同结构的耦合腔波导的色散曲线.分析发现,光子晶体耦合腔波导的慢光特性与点缺陷微腔的几何尺寸有关.通过调制点缺陷的半径可以改变慢光导模的中心频率.另外发现,点缺陷微腔间距也是影响耦合腔波导慢光特性的重要参数.增大距离n,零色散点导模的群速度明显下降,可以获得群速度为0.005c的慢光模式,而导模的中心频率变化不大.该分析结果为设计不同要求的慢光波导结构提供重要参考.     

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．     

双包层低折射率芯光波导的解析解及数值分析

对芯层折射率小于内包层折射率的双包层光波导进行了解析求解，得到了模式场精确解及模式特征方程．对于HEll、TE01、TM01三个低阶模的特征方程进行了数值计算，给出了它们的色散曲线，然后研究了内包层与芯层的半径比、内包层的折射率对色数曲线和截止频率的影响．     

纵向填充不同介质的椭圆波导传播特性

在椭圆柱坐标系中，利用单介质椭圆波导电磁场解析解，对纵向填充两种不同介质的理想导体壁椭圆波导连接后的传播特性进行了研究，得到其模式场特征方程．结果表明，纵向填充两种不同介质的圆波导的电磁场模式特征方程是其特例．用数值计算方法研究了填充椭圆波导的介质折射率、波导的偏心率等对奇对称基模传播特性的影响，对波导中电磁波的传播特性及截止条件的讨论以及数值计算表明如此结构的波导有滤波作用．     

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。     

分别含左右手材料的三层平板波导中光导模的比较研究

从电磁场理论出发推导了电磁波在含左手材料填充的三层平板波导中的特征方程,分别对含左手材料和右手材料的三层平板波导中电磁波的导模进行了分析及仿真,对电磁波在上述两种材料中传导导模进行了分析及对比;研究表明,两种波导结构中的导模数目都将随着芯层厚度的减小、入射波频率的减小而减少;而且,对于结构参数相同的两种波导,含左手材料的三层平板波导中存在模式缺失,不存在TE0模,且导模数不多于传统的右手材料波导.     

光纤耦合模方程及其应用

本文推导出了适于普通光纤的耦合模方程，并把它应用于光纤受到周期性微扰时的情况，得到了相应的解。因为光纤不同于平板，它们正交关系也不同，从而耦合模方程也不同。光纤除耦合系数与平板的有实质不同，它们的形式却相似。     

平面波导基模端面衍射光束参量与波导结构参数关系的研究

采用指数函数拟合光束参量与波导归一化频率的关系,分别得到了以二阶矩和微分算子定义的近场模场半宽度、以二阶矩和微分算子定义的远场发散半角以及以二阶矩定义的光束传输因子和波导归一化频率V、波导芯层半宽度a的解析表达式.曲线拟合得到的基于V、a的解析函数的计算结果,与基于波导芯层参量U、包层衰减参量W、波导芯层半宽度a的解析函数的计算结果相比,非常接近.     

介质薄膜的厚度和折射率测量的实验研究

实验用m—line法测得三层平板波导在不同阶导模下的有效折射率，通过解光波导的色散方程，采用计算机编程拟合，有效的得出了介质薄膜的厚度和折射率，并给出了各阶模式的光场在波导中的分布．