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。     

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。     

内扩散型波导极化器分析

光波导极化器是相干光通信系统的一个重要器件.本文分析计算了内扩散型波导在不同介质隔离层折射率、厚度,以及不同金属覆盖层情况下 TE、TM 模的衰减特性,并提出了一种提高 TE、TM 模消光比的新方法.     

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。     

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。     

非互易性波导的有效模折射率研究

研究设计了一种采用铁氧体材料、具有非互易特性的矩形波导,对波导内部旋磁材料平板内的电磁场分布进行分析求解,推导出在外偏置磁场作用下波导表面等离子体激元的单向传播性质,得到单向电磁边界模的色散关系;研究分析了该非互易性波导的有效模折射率的特点,以及结构参数对有效模折射率数值的影响。结果表明,该波导传播模式的数量随着波导宽度的增加而增多,而传播模式的有效模折射率却随之减小,并最终趋于一个稳定值。该现象不同于常规金属矩形波导,有望拓展非互易性波导结构在信息传输和光芯片集成领域的应用范围。     

单负材料-维光子晶体的带隙和局域模特性

利用传输矩阵法研究了由两种单负材料构成的一维周期性结构的透射谱。研究发现,单负材料光子晶体中存在着一个特殊的禁带,禁带宽度取决于两种单负材料的厚度比,而与晶格常数、入射角无关。在光子晶体中引入缺陷,可以在禁带中出现局域模。随着缺陷层厚度的增加,局域模向低频方向移动。随着入射角的增大,局域模会发生改变。在一定条件下,可以实现TE或TM局域模的全向透射。     

硅波导中近红外激光的热效应

基于厚度达到毫米量级的双面金属包覆波导,采用波长为1 550 nm的近红外激光入射到该波导金属耦合层上,激发波导中的超高阶导模后,通过定点观测反射光强度的振荡变化,研究近红外激光在硅片产生的热效应.研究表明,耦合进波导的近红外激光被吸收,热效应导致硅片的折射率改变,激光热效应作用随激光功率增大而增强,并且激光热效应在50％工作点时作用最明显.     

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。     

准周期结构一维光子晶体的带隙结构及偏振特性

提出了折射率分别递增或递减的准周期结构一维光子晶体,研究了其带隙结构和偏振特性。研究表明,光子带隙的大小与两种介质的折射率比有关,随折射率比的增大而展宽。TE模和TM模的偏振特性不同,随入射角的增大,虽然TE和TM模的带隙中心都向短波方向移动,但TE模的禁带展宽而TM模的禁带变窄。不论入射角多大,当各层介质的折射率递增时光子带隙向长波方向移动,而当折射率递减时光子带隙则向短波方向移动。     

基于倒脊型结构石墨烯偏振无关电光调制器设计

该文通过对偏振无关调制原理的分析,提出了一种将石墨烯片在硅波导中以一定角度倾斜放置的倒脊型结构硅基石墨烯偏振无关电光调制器.在1.55μm的工作波长下,该器件调制的TE和TM模式有着相同的有效模式参数变化,且吸收参数差异很小.该器件在1.5～1.6μm的工作波长下能够实现对TE和TM模式高于18 dB的消光比,且模式间...     

平板金属覆盖层玻璃波导的理论分析和测试

以Ｍａｘｗｅｌｌ方程组为基础,对平板金属覆盖层离子交换玻璃波导进行了理论分析和实际测试。由波导的本征值方程的数值计算表明在离子交换玻璃波导中,金属覆盖层对ＴＥ模和ＴＭ模的影响相差甚远。ＴＥ模的损耗远小于ＴＭ模（特别是ＴＭ０模）,因此,此类波导可以应用于集成光学中的选偏器及相干光通信的偏振控制器件。对制成的波导进行了测试,实验结果与理论计算值吻合。     

三种缺陷态光子晶体的比较研究

利用光学传输矩阵法对3种基于均匀结构光子晶体的一维缺陷态光子晶体进行了比较研究.研究发现,对于每种结构,当缺陷介质层厚度变大时,缺陷模中心波长向长波区移动,且缺陷模式的带宽随之增加,当缺陷层介质厚度增加到一定数值时会出现多个缺陷模.对于缺陷层两侧为高折射率介质层的结构一和结构三,缺陷模波长与缺陷层厚度呈非线性比例增加关系;对于缺陷层两侧为低折射率介质层的结构二,缺陷模波长与缺陷层厚度呈线性比例增加关系.对于结构一和结构三,在特定的中间缺陷层厚度时光子禁带区内的缺陷模会消失,而对于结构二,禁带区域内始终存在缺陷模式.     

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.     

单负材料平面微腔结构的共振模研究

利用传输矩阵法研究了由单负材料构成的平面微腔结构的共振模特性。研究表明,腔模频率主要由腔中介质的物质参数和结构参数来决定。单负材料层的厚度影响共振模的线宽,随厚度增加而谱线变窄。单负材料损耗的存在,影响共振模的透射率,使腔内局域电场减小。选择合适的单负材料层厚度,可使腔中局域电场达到最大。还研究了斜入射时腔模的偏振特性,在一定条件下可实现TM腔模的全向透射,用以设计全向滤波器。     

准周期性对光子晶体缺陷模的影响

利用传输矩阵法研究了Bragg镜的准周期性对光子晶体缺陷模的影响.研究表明,无论是高折射率介质层还是低折射率介质层,当其折射率或厚度按一定的递变规律递增时,缺陷模都将向低频方向移动,递减时则向高频方向移动.但对缺陷模品质因子的影响却不同,高折射率介质层的折射率递增时品质因子提高,递减时品质因子减小;但低折射率介质层的折射率递变时品质因子的变化规律刚好相反;而介质层厚度的递变几乎不影响品质因子.此外还研究了准周期性对缺陷层内电场增强效应的影响.