偏振无关磁光波导的设计

为使隔离器、环行器及其他非互易器件广泛地应用于波导集成光子回路,基于磁光材料的非互易特性,提出了一种偏振无关的磁光波导的简单设计方法.在磁光波导芯区的侧面引入特定高折射率区,造成了场强分布的不对称性,从而达到了非互易波导偏振无关的目的.微扰法和有限差分法相结合的分析表明,当方形单模波导宽度大于0.7μm时,TE和TM模非互易相移的相对误差低于1％.该波导结构具有制作简单、工艺容易实现的优点,适用于偏振无关的非互易磁光波导器件.     

单负材料对平板波导的模式影响

研究了内包层为负ε材料（ENG）的对称5层平板波导的传输特性。研究表明,这种波导既支持振荡导模（所有TE模和m〉0的TMm模）的传播,又支持TM0,TM1模的表面波传输。在波导中可传输的TM模的模式数目比TE模多1支,同阶的TM模的有效折射率高于TE模。随着ENG层厚度的增加,振荡导模的有效折射率范围扩大。ENG层厚度达到一定后,对波导的传播模式的影响可以忽略。随着芯层厚度的减少,波导中可传输的模式数越来越少。芯层厚度达到一定程度后,就可以在波导中实现单模传输。     

含色散左手材料平板波导的模式特性

研究了含色散左手材料作为芯层的对称3层平板波导TE波的传输特性。利用有效折射率与频率的关系图,讨论了芯层色散和芯层厚度对波导的影响。研究表明,导波和表面波都可以在这种波导中传播。导波不存在TE0模式,表面波有TE0、TE1模式,阶数m〉1的所有TEm都是导波,除TE0模外所有TE模都存在双模现象。并与无色散左手材料平板波导进行对比,发现它们模式特性的差异。     

填充横向磁化铁氧体矩形波导的时域有限差分法分析

填充横向磁化铁氧体的矩形波导由于媒质各向异性，使得计算和分析有一定困难。文中应用时域有限差分法计算了这种波导TEm0模的电磁场分布。为了减少计算量，缩短计算时间，针对波导的特点，采用了复变量时域有限差分算法。利用傅里叶变换得到了，这种波导的色散特性以及非互易正反向场分布。     

单轴各向异性左手平板波导的导模特性研究

为了研究单轴各向异性左手材料波导的传输性能,对单轴各向异性左手平板波导的导模特性进行了研究.推导了该波导的导模特征方程.对导模的快慢波特性进行了研究,发现单轴各向异性左手平板波导的非表面波模与各向同性左或右手材料平板波导的不同,它既可以成为快波模,也可以成为慢波模;非表面波偶模存在一个截止频率;表面波模都是慢波模.对表面波模特征方程有或无解的情况进行了研究.详细讨论了该波导的电磁参量与表面波模特征方程解的关系,发现有些情况下,对于同一频率,表面波可以存在两种模式.证明了波导的导模之间具有正交关系.     

特异材料对矩形波导导波模式的影响

基于马卡提里假设,推导了特异材料为外包层的矩形波导的模式特征方程。对外包层为ENG材料的矩形波导的Ex mn模研究表明,这种波导不仅支持横向振荡导模的存在,还支持x轴向上表面模的存在（当m=1,2时）。同时还发现,随着阶数m或n的增大,不同Ex mn模的色散曲线均向高频方向移动。绘制了各模式的空间电磁场分布,发现横向表面模的存在,使其电场能量主要局域在界面处,这些特性均异于常规材料矩形波导。     

硅基谐振结构中非线性光学效应导致的光学传播参数非互易分析

研究全硅基光学二极管,即在硅基芯片上实现非互易光学传输,是一项具有广泛应用前景并极具技术挑战的研究课题。采用硅基谐振结构微纳器件中非线性光学效应,完成光学非互易传输,是当前实现硅基光学二极管的重要方法。结合硅基波导中的非线性光学效应的基本原理,以及谐振结构微纳器件的基本模型,分析了硅基谐振结构微纳器件构成的光学二极管中的非互易传输问题。仿真结果表明,依靠谐振结构中的非线性光学效应产生的器件非互易特性仅存在于特定频率,这种非互易性在谐振波长附近的一段频率区域较为明显,考虑3 d B以上的非互易传输比率区间,区间宽度累计可以达到10.6 GHz以上。分析了微环耦合系数对硅基光学二极管的非互易传输比率的影响,得出结论:精确控制波导的耦合系数,使得微环工作在接近临界耦合的状态,有助于提升器件的非互易传输比率。     

脊波导半导体激光器模式特性研究与设计

利用有效折射率法求解了脊形光波导半导体激光器的模式场分布,采用数值计算得到有效折射率随波导厚度变化关系。通过对这种波导模式的分析,进行了单模脊波导的设计,提出了一种新器件结构。并运用Matlab进行模式模拟,分析结果表明器件有很好的模式特性。     

含色散左手材料非对称5层平板波导的模式特性

系统研究了含色散左手材料作为芯层的非对称5层平板波导TE波的传输特性,重点讨论了芯层色散、芯层厚度和覆盖层折射率对波导的影响,并与无色散5层平板波导做了比较。研究表明,导波和表面波都可以在这种波导中传播;TE0模只有表面波,TEm（m〉1）模只有导波,TE1模既有导波又有表面波;TEm（m≥1）各模均存在双模现象。     

SiO_2薄膜上的溅射玻璃平面光波导

本文借用处理非弱耦合情况下,棱镜耦合器对平面波导导模的影响的方法,讨论了Si—SiO_2—波导层—空气复盖层的波导结构中,导模的有效折射率 及传输时振幅的衰减率和SiO_2薄层厚度的关系;针对具体情况,进行了数值计算,并描述了实验观察到的同一波导中不同阶导模传输的衰减特征长度不同的现象。     

波导不连续性的时域分析

利用时域有限差分法分析了标准矩形波导内的各种不连续结构。采用理想匹配层边界条件以有效吸收边界面上的出射波，并与色散边界条件的吸收效果作比较。然后，给出了主模工作下各种波导不连续结构的等效双端口网络参数     

GRINSCH-SQW激光器波导特性的数值分析

分析了具有缓变折射率分别限制单量子讲的波导特性。用有限差分方法解出了波导对于基模的等效折射率。在此基础上，通过计算波导中垂直子激光器结平面方向上的光强过场分布，进而求得有源层的光限制因子及各种波导结构参数对的影响。     

基于新型Padé近似BPM算法的TE模式分析

针对光束传播法中使用(p,p)阶的Padé近似方法求解模式时,由于将消逝模和传输模统一对待而造成的无法很好地抑制消逝模对仿真结果影响的问题,本研究提出采用基于(p-1,p)阶Padé近似算法来提高波导TE(transverse electric)模式的数值仿真精度的方法。实验结果表明,基于这种新型近似算法的光束传播法在波导仿真中对消逝模可以起到有效的抑制作用。     

GRINSCH—SQW激光器波导特性的数值分析

分析了具有缓变折射率分别限制单量子阱的波导特性。用有限差分方法解出了波导对于基模的等效折射率。在此基础上，通过计算波导中垂直于激光器结平面方向上的光强近场分布，进而求得有源层的光限制因子Г及各种波导结构参数对Г的影响。     

二氧化硅埋层式光波导结构参数及工艺的设计

本运用光波导理论中的有效折射率法．对二氧化硅埋层式光波导的结构参数进行了计算和设计。根据常规工艺中出现的一些问题,在工艺设计中选择了反应离子刻蚀法和PECVD工艺．并运用计算机模拟技术。对波导的传播性能进行了分析。     

Cu离子交换过程对制备玻璃平面光波导特性的影响

用Cu离子交换技术,制备了soda-lime玻璃平面光波导。通过棱镜耦合技术测量了波导的有效折射率,用反WKB方法拟合得到了平面波导的折射率分布。研究发现,离子交换时间和温度2个可控的制备参数对制备的玻璃平面波导特性有较大影响,随着离子交换时间和温度的增加,波导的模式数和波导深度并非随之单调增加,波导模式数随着离子交换时间的增加先增加而后减小,而适当的离子交换时间可以使制备的波导具有最大的模式数和波导深度,且在该条件下增加离子交换温度可以提高Cu离子交换波导的蓝-绿发光强度,宽带发光中心波长在520 nm附近,发光强度取决于样品中Cu+的浓度以及Cu2+的影响。     

热超构材料的时间相关非互易传热性能

针对具有广泛应用前景的人工设计的非互易性热传递超构材料,本文利用参数失配准则,开展了瞬态条件下热超构材料的非互易性热传递研究,推导出了时间相关非互易性热传递超材料存在的充分必要条件,并进行了模拟验证。研究表明：热导率恒定、密度比热容梯度分布的系统存在非互易热传递现象,这将为宏观热二极管、热管理及热计算等领域的发展提供动力。     

共线声光效应中模式转换效率的理论分析

利用多层结构声表面波的精确模型对决定衍射光栅常数的声表面波传播特性进行了研究,其衍射光栅可使波导中导模向漏模转换,这一现象可用耦合模理论解释。模式转换效率可化作声波频率、声光作用长度、波导厚度和声波功率密度的函数,并利用数值计算得出结果。     

有效折射率法分析复合结构波导的传输特性

针对具有多层介质和多导体的复合结构波导传输特性的复杂性,采用有效折射率法分析了波导传输特性与几何尺寸之间的关系.数值分析了一种具有复合结构的铌酸锂电光式调节器的传输特性,给出了其有效折射率随几何参数的变化规律.通过与实验结果的比照,验证了有效折射率法分析复合结构波导传输特性的有效性和正确性.有效折射率方法是一种解析近似法,比严格的解析方法简单易行,可用于分析横截面尺寸远小于微波波长的各种波导的性质.     

半导体异质结定向耦合器的设计

本文根据半导体材料的特点,分析比较了几种不同结构的条波导在构成定向耦合器时,对器件性能产生的影响.从而选定异质结加载条波导构成我们的器件.依据平面波传输可等效为传输线传输的原理,求解出具有多层结构的平面波导的特征方程,应用等效折射率法和耦合模理论,结合现有工艺条件,借助计算机对波导结构参数与器件参数之间的关系进行了数值模拟.经过优选之后,给出了几个实用InP-InGaAsP 单模定向耦合器的设计值.