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。     

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。     

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。     

单轴各向异性左手材料中电磁波偏振特性研究

基于电磁场理论,推导了单轴各向异性左手材料中电磁波的传播特性,得出电磁波在各向异性左手材料中传播的条件限制.分析了正常材料和单轴各向异性左手材料界面处发生全反射现象和偏振现象情况,得到了与正常材料以及各向同性左手材料显著不同的结论,有特殊物理意义.     

单轴各向异性左手材料的电磁特性

左手材料是近几年兴起的一种新型材料.以Maxwell方程为基础,通过理论计算,对光轴与界面成一定角度的单轴各向异性左手材料的一些电磁特性进行了研究.推导了这种材料中E偏振波和H偏振波的色散方程.对电磁波从各向同性右手材料入射到单轴各向异性左手材料时的折射和全反射现象进行了分析,得到了发生负折射和反常全反射的条件.推导了这种材料层的消逝波的反射系数和透射系数,发现当满足特定条件时,随着材料层厚度的增加,消逝波的透射率被指数倍放大.最后对这种材料层的偏振分束特性进行了研究,得到了实现偏振分束的条件.     

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。     

单轴各向异性左手材料薄层的Goos-Hnchen位移

左手材料是近几年兴起的一种新型人工材料,现有的左手材料大多数是各向异性的.因此对各向异性左手材料的研究非常重要.对光轴与界面成任意角度的单轴各向异性左手材料薄层的Goos-Hnchen(GH)位移进行了研究.分别对入射波全反射和部分反射情形进行了研究,得到了GH位移的表达式.分析了入射角和光轴与界面的夹角对GH位移的影响,并对这两种情况下GH位移的符号进行了分析.研究发现,部分反射时反射波的GH位移与透射波的相等;薄层厚度逐渐增加时,透射波的GH位移振荡且呈整体增加,在透射共振点达到绝对极大值,它受入射角和光轴与界面的夹角的巨大影响.     

单轴各向异性左手材料薄层的Goos-H(a)nchen位移

左手材料是近几年兴起的一种新型人工材料,现有的左手材料大多数是各向异性的.因此对各向异性左手材料的研究非常重要.对光轴与界面成任意角度的单轴各向异性左手材料薄层的Goos-H(a)nchen(GH)位移进行了研究.分别对入射波全反射和部分反射情形进行了研究,得到了GH位移的表达式.分析了入射角和光轴与界面的夹角对GH位移的影响,并对这两种情况下GH位移的符号进行了分析.研究发现,部分反射时反射波的GH位移与透射波的相等;薄层厚度逐渐增加时,透射波的GH位移振荡且呈整体增加,在透射共振点达到绝对极大值,它受入射角和光轴与界面的夹角的巨大影响.     

极化聚合物光波导特性的研究

采用高速旋涂与电晕极化方式制备了平板极化聚合物光波导，导其特性进行了研究，用导模ｍ线法对光波导特性参数进行了测试、计算，测试结果与理论计算符合良好。     

左-右手系材料界面上的表面波

利用严格的电磁理论证明2种偏振入射都能在各向同性的负折射材料与正折射材料界面上激发表面波,并推导出了相应表面波的传播波矢和激发条件．针对电磁波在非线性左手系材料中的传播性质,研究左、右手系材料界面上非线性TE表面波的传播行为,分析表明：2种界面上的非线性TE表面波均存在频率通带和禁带．     

单模、单极化光纤中的极化耦合

本文研究了用各向异性材料制成的单模、单极化光纤中导模与 leaky 模的耦合。并从基本的波动方程推导出耦合模方程。     

高温圆管轴对称导波频散特性的谱方法

针对传统寻根法分析圆管导波频散特性效率偏低以及高温环境对频散特性影响的问题,基于Navier位移运动方程及材料参数的温度依赖关系,推导并建立考虑高温影响的圆管轴对称导波的频散特性方程组;运用谱方法快速高效地分析和获取导波频散特性,同时设计相应的算法流程及图形化分析程序;基于谱方法和寻根法开展常温及高温2种工况下的数值算例仿真与分析,并提出一种更易分析的“频散强度”模型.算例结果表明：2种分析方法获取的频散特性完全吻合,而谱方法分析时间明显小于传统寻根法.本研究可为高温圆管轴对称导波检测参数的优化选择及后续信号分析提供理论支持.     

超声导波在管道中传播的数值模拟

为了研究超声导波在管道中的传播特性并从中选择适合于无损检测的导波模态,在弹性动力学理论基础上,分析了超声导波在管道中传播时存在多模态与频散特性;通过编程数值计算了超声导波在管中传播时的频散曲线和各模态沿管壁的位移分布;利用数值计算结果以及Fourier分解法,模拟了导波在管道中的传播现象,获得各个模态在传播一定距离后的时域波形.结果表明,在特定频率下,L(0,2)模态导波频散现象较小、传播速度最快,是管道缺陷无损检测的理想模态.数值模拟结果与理论分析相吻合,并且证明此种Fourier分解法可以有效地模拟管道中超声导波的传播特性.     

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。     

特殊多层结构中电磁波传播特性研究

对各向异性导体-介质-等离子体特殊多层结构中电磁波的传播特性进行了研究。通过理论推导得到了该结构中的色散方程;并通过计算机计算,给出了色散曲线。研究了该结构中是否存在金属网层对色散曲线的影响,证明了金属网层对电磁波的耦合作用,使慢波和等离子体表面波结合产生了慢等离子体表面波。分析了金属网角度、介质厚度和介电常数对色散的影响。