基于严格耦合波理论的新型耦合光栅分析

针对波导全息平视器中一种新型的耦合光栅结构,基于严格耦合波理论数值分析了其衍射特性,同时对光栅的工艺容差进行了分析,计算了膜厚、槽深、周期与入射波长对耦合效率的影响.该光栅以波导板中内嵌的闪耀光栅锯齿面作基底,镀高折射率的膜层后,覆盖锯齿状的金属膜层.计算结果表明:对于波长532,nm的TE偏振光,空气中0°入射的一级衍射效率可大于90%;当空气中入射光的纵向角在[-8°,12°]、横向角在[-15°,15°]内变化时,一级衍射效率可大于82%且保持平稳.该光栅可在波导全息平视器中,对大视场成像光束进行均匀、高效的耦合.

Love波传感器结构的有限元分析方法

提出一种ANSYS分析Love波传感器性能的有限元方法。根据Love波传感器的特点,施加一维近似假设和周期性边界条件建立了由压电基片,金属电极和波导层组成Love波传感器的三维有限元分析模型,并在此模型分析结果基础上提取结构的特征频率。一方面运用开路和短路条件下的特征频率来计算机电耦合系数,另一方面结合微扰理论的计算得到器件的质量灵敏度。最后通过这两个参数来选取波导层厚度,使器件达到最优的性能。在不同的波导层厚度情况下,计算了SiO_2/ST-90°X石英和SiO_2/36°Y-X LiTaO_3两种结构Love波传感器结构的仿真结果,得到了这两种结构的波导层最优的厚度分别为0.11λ和0.2λ。与已报道的文献和实验的结果对比,本文所采用的方法明显优于传统的均匀层状结构理论分析的结果,通过仿真不同结构和材料参数的器件性能,有效地指导Love波传感器的设计。

密集波分复用系统中光纤喇曼放大器的分析方法

本文利用耦合波理论分析了密集波分复用系统中具有一定光谱宽度的光信号之间的SRS相互作用规律 。

多层介质膜光栅用高反射镜的严格耦合波分析(英文)

基于严格耦合波和增强透射矩阵的方法,提出了一种数值稳定的求解多层介质膜光学特性的机理模型.利用该模型计算了多层介质膜光栅用高反射镜的优化设计膜系.使用电子束热蒸发方式制备的多层介质膜光谱特性和理论设计的结果符合得很好,该严格耦合波模型是分析介质膜光学特性有效的稳定的数值求解方法.

光折变相位栅衍射动态特性的严格耦合波分析

利用严格耦合波衍射理论分析了光折变体相位光栅的衍射问题 ,给出了光折变二波耦合动态特性的严格耦合波分析及其对入射光束夹角和初始入射光强比的依赖关系 .实验上对掺铜 KNSBN晶体二波耦合的动态特性进行了测量 。

严格耦合波方法计算立体正弦光栅衍射效率

为了研究振幅型光栅的衍射效率,运用严格耦合波方法建立立体正弦透射光栅的计算模型。用Matlab软件编程计算衍射效率,并模拟了光栅层附近区域内的光场振幅和相位分布。计算结果表明模型衍射效率与平面的正弦型光栅有差别,其与周期,光栅厚度相关;在一定条件下两者非常接近。

光折变各向异性自衍射动态特性的严格耦合波分析

利用严格耦合波衍射理论分析光折变相位光栅各向异性自衍射的动态特性 ,并以Ce:KNSBN晶体进行了实验验证 .

光栅衍射特性的耦合波分析、计算与讨论

本文从麦克斯韦方程组及电磁场边界条件出发,推导了广泛应用于各类光栅衍射问题的矢量分析方法——严格的耦合波分析方法。针对光栅的衍射特性,编写了基于严格的耦合波分析方法的计算程序,并以TE模情形为例对光栅的衍射效率和收敛性作了数值计算。结果表明,当谐波数不断增加,即便对于厚光栅(d/λ>10)情形,光栅的衍射效率仍将收敛于某一确定值。

用严格耦合波分析法测试周期极化LiNbO_3晶体畴结构

为了无损表征周期性极化晶体的畴结构,用严格耦合波分析法分析了周期性极化铌酸锂晶体的周期和占空比.以波长为532nm,功率为20mW的连续激光器为光源,TE偏振光垂直入射周期性极化的铌酸锂晶体表面,同时对晶体施加电压以改变其正负畴间的折射率差,通过光电探测器检测各衍射级的衍射效率.使用最小二乘法将光电探测器记录的实验数据与严格耦合波分析模拟的结果进行优化拟合,反演出晶体的周期和占空比.测试结果表明,该方法能准确地测试周期性极化铌酸锂晶体的周期和占空比,其周期的测试准确度为0.05μm,占空比的测试准确度为0.05.比布喇格衍射公式计算的晶体周期准确度提高一个数量级.

基于严格耦合波理论的亚波长金属光栅偏振器设计

亚波长周期结构光栅具有传统光栅所不具有的特殊性质.针对仿生微纳导航系统敏感波段0.52-0.59μm的要求,采用严格耦合波理论分析了不同光栅材料、光栅面型及光栅结构参数对TM偏振透射率及透射消光比的影响,设计了对应的金属偏振光栅.所设计的光栅与传统金属光栅不同之处在于基底和光栅之间增加了氟化镁介质,在垂直入射条件下,TM偏振透射率及消光比都增大.在0.38μm^0.40μm及0.50μm^0.76μm全光波段内,TM偏振透射率都大于50%,消光比都大于170,达到了宽带宽、TM偏振透射率及透射消光比都较高的要求.

运用严格耦合波理论计算平面电介质光栅的衍射效率

本文阐述了严格耦合波理论的基本思想。针对横电波的情况，详细分析了运用严格耦合波理论实现光栅衍射效率计算的方法，并且进一步给出了编制计算衍射效率程序的步骤。通过一个具体计算实例表明：各衍射级分布的光能量之和等于入射光的能量，满足能量守恒定律，从而证实了计算结果的正确性。

严格耦合波法计算闪耀光栅衍射效率

针对一般标量近似算法精度不高的问题,提出采用S矩阵的严格耦合波的方法计算光栅衍射效率。通过建立完整的闪耀光栅理论模型,对各分层电磁场进行傅里叶级数展开,采用散射矩阵方法求解各谐波系数,完成衍射效率计算。该方法已应用到红外光栅TE和TM 2种模式衍射效率的计算。分析了散射矩阵解决数值运算不稳定的原因,通过与标量近似计算方法进行比较,说明红外光栅衍射偏振特性。

一类耦合非线性Schrdinger方程的Painlevé性质、严格解及其在大气重力波中的应用

讨论了大气科学里的一类耦合非线性Schrdinger方程的Painlevé可积性和严格解.并给出了这个耦合方程通过Painlevé性质检测的参数条件.应用椭圆余弦函数展开法,得到了这个耦合非线性Schrdinger方程的20个周期椭圆余弦波解.这些严格解被用应用于解释大气重力波的产生和传输机制.

严格耦合波法计算体布喇格光栅衍射效率

为了获得更精确的光栅衍射效率,采用严格耦合波理论建立体布喇格光栅衍射机理模型,分析了运用严格耦合波理论实现体光栅的衍射效率计算,并利用正交Legendre多项式展开法求解耦合波方程,取得了体布喇格光栅衍射效率稳定的数值解,得到的仿真结果符合理论计算。结果表明,相对于矩阵法,该算法具有更好的收敛速率,且比Ko-gelnik耦合波理论解法更精确。

二元光栅抗反射特性的耦合波分析

基于严格耦合波分析理论和遗传算法,研究了亚波长矩形光栅(即二元光栅)的抗反射特性。针对光通信中的1.55μm波长设计了抗反射矩形光栅。探讨了光栅周期、占空比和光栅深度的变化对抗反射特性的影响。给出了光栅的抗反射特性所适用的入射角度及波长范围。当入射角度小于30°,在光纤传输系统中入射光波长为C波段和L波段时,反射效率小于0.4%,有效地减小了光纤传输系统的回波损耗。

嵌入式光栅多层结构锥形衍射的严格耦合波理论研究

基于严格耦合波分析理论,将嵌入式光栅多层结构平面衍射的理论模型扩展至锥形衍射的情况,可以模拟具有任意波长、偏振态、方位角和入射角的平面波入射该多层结构后形成的衍射。在此基础上,研究了微机械声光传感器锥形衍射中+1级光衍射效率的收敛性。仿真表明:TM(Transverse Magnetic)偏振光入射且光栅周期为4μm时,当谐波数M(2n+1)分别为67、69、71时,+1级光衍射效率分别为28.86%、28.84%、28.86%,收敛性较好。另外,优化了微机械声光传感器的位移灵敏度,当入射角为22°、方位角为10°、光栅周期为1μm时,与周期为4μm的+1级衍射光相比,TE、TM偏振光入射时0、+1级衍射光的位移灵敏度均提高一倍,可以准确地监测该传感器中声压或驱动电压引起的金属膜的位移。

耦合波法和模式匹配法分析亚波长光栅中的光场分布

对于亚波长微结构光学元件,其特征尺寸为波长量级或亚波长量级,刻蚀深度也较大,标量衍射理论中的假设和近似己不再成立。此时,光的偏振性质和不同偏振光之间的相互作用对光的衍射结果起着重大作用,因此,必须应用严格的矢量衍射方法来分析和进行设计。在光栅问题的精确数值计算方法中,目前常用的两种方法为耦合波法和模式匹配法。我们应用耦合波法或模式匹配法,能够处理任意面型,任意入射面,任意厚度和任意折射率的光栅衍射问题。本文分别详尽介绍了两种方法的理论分析,最后给出了二者的异同及它们的优缺点。

基于严格耦合波理论的亚波长光栅优化设计

亚波长衍射光栅的衍射效率不但与入射光的特性有关,而且与光栅结构和折射率等参数有关。采用严格耦合波理论对亚波长光栅的衍射效率公式进行了推导,对不同光栅结构参数(周期、槽深,占空比)和光栅脊、槽的折射率的亚波长衍射光栅的衍射效率进行了数值计算并用MatLab软件进行仿真模拟,光栅槽深与周期的比值为0.425,占空比为0.507,并且光栅脊、光栅槽的折射率为2.37时,得到具有最佳滤波和衍射效果的亚波长光栅的优化结构。

严格耦合波收敛层数的研究

研究了梯形光栅的结构参数与分层数的关系,通过减少分层数来提高求解光栅衍射效率计算速度。采用开发的软件进行仿真模拟,得到正入射时,TE和TM的收敛层数随着顶宽和周期的增大而减小;TE在占空比小于0.4时,收敛层数随着占空比的增大而减小,之后基本保持不变;TM在占空比为0.5时所需的收敛层数最大,并呈现向两边递减的趋势。结果表明:根据这些规律适当减少分层数可有效提高计算效率。

亚波长金属偏振光栅设计与分析

为解算大气偏振态来实现精确导航,基于严格耦合波分析,设计了适用于复眼结构的亚波长金属偏振器。针对不同周期、占空比和金属层厚度的单层、双层金属光栅进行了仿真分析,结合实际工艺水平和加工成本,最后选定周期200 nm,占空比0.5,深度200 nm,金属层厚度100 nm的双层金属光栅作为复眼结构的检偏器,设计的双层金属光栅在中心波段450 nm的蓝光（400～500 nm）TM偏振光透射率为45%,消光比达到450,达到用于偏振导航的要求。