基于有效折射率法的多层光波导模式数值分析

文章针对具有实际使用价值的多层光波导计算了有损耗波导准横电(Quasi-TE)模、准横磁(Quasi-TM)模有效折射率与横电/横磁(TE/TM)模电磁场曲线分布。计算了6层损耗波导TE/TM模式,分析了多层波导模式的有效射折率和电磁场曲线分布与波导结构的内在关系,并且利用有效折射率法完成Quasi-TE/TM模式的有效折射率计算,得到了TM模式有效折射率与模式阶数非单调递减、损耗波导模式更为丰富等结论。文章的研究工作可以为实际光波导器件设计、制作及应用提供理论基础。

离散谱折射率法分析深刻蚀、单模GaAs/GaAlAs脊形光波导

本文采用离散谱折射率法对深蚀刻、Ga As/ Ga Al As多层脊形光波导模式特性进行了具体分析和设计 ,获得了较大截面、低损耗的单模脊形光波导 .利用这种横向具有最大折射率差的深蚀刻脊形光波导不但可以提高多模干涉 (MMI)型器件的性能 ,而且在设计和制作弯曲波导、分支结构时 ,具有结构紧凑。

有效折射率法的研究

分析了有效折射率法及其计算偏差的产生原因 ,提出了一种改进方法。这种方法克服了有效折射率法的由计算顺序不同导致的计算结果不一致的问题 ,并使计算精度有所提高。

手持式冰点测定仪(折射率法)校准方法

简述了目前手持式折射率法冰点测定仪的用途,国内外防冻液标准现状。现有计量技术规范无法满足手持式折射率法冰点测定仪的计量校准需求,且国内暂无专门针对手持式冷却液冰点测定仪(折射率法)的计量技术规范、标准溶液的配制参考方法。介绍了手持式折射率法冰点测定仪的原理和结构,探讨了此类仪器的校准方法,讨论了主要的校准项目,同时还介绍了校准用溶液的配制方法和校准时的注意事项。

离散谱折射率法优化设计深刻蚀、单模GaAs/GaAlAs脊形光波导

采用离散谱折射率法对深刻蚀 Ga As/ Ga Al As多层脊形光波导的特性作了详细的理论分析 ,并对所获得的较大截面、低损耗的单模脊形光波导的制作容差性作了进一步的分析 .计算表明 ,用离散谱折射率法获得的单模脊形光波导具有较大的制作容差性 .

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.

折射率法用于乳糖酸生产中的浓度控制

乳糖酸是制药行业中常用的有机酸，其制备工艺多采用乳糖酸钠溶液经阳离子树脂柱交换(Na+^→H^+)的方法进行。在乳糖酸生产中，乳糖酸的浓度是一个主要的监测指标。尤其在初始收集阶段和结束收集阶段，浓度的控制是影响产品质量及产品收率的关键。传统测定乳糖酸含量的方法采用酸碱滴定法，操作上耗时较长，不利于及时有效地控制生产，我们在生产实践中摸索出以液体折射率反应浓度从而控制收集时段的方法，此法操作简便、准确率高，完全可以取代酸碱滴定法作为产品质量控制方法。

聚合物脊形光波导的变分有效折射率法分析

聚合物脊形光波导是聚合物集成光电子器件的重要构成单元。利用有效折射率法计算聚合物脊形光波导的横向折射率分布及有效折射率,将各区域中的光场分布近似用分段函数表达。基于导模满足的标量波动方程,利用变分法确定变分参量,以求得准确的横向光场分布。对聚合物脊形多模光波导基模和高阶模的色散特性与横向场分布进行分析,研究了波导结构参数对色散特性的影响,计算出TM基模和高阶模的光场分布,得出了聚合物脊形光波导的单模传输条件。研究表明,该方法计算量小、精度高,对聚合物光电子器件中脊形光波导的理论分析与设计优化提供了简单高效的方法。

用有效折射率法和有限元法分析多量子阱条形光波导

本文提出了一种快速和精确分析多量子阱(MQW)条形光波导的新算法。它基于有效折射率法和有限元法的结合。首先,由等效的平面波导替换多量子阱条形结构,用有效折射率法从原来问题得到平面波导的折射率分布;然后,用有限元法计算等效结构中E_(mn)~x模和E_(mn)~y模的传播常数和场强分布。文中给出了任意阱数和不同宽度多量子阱的对称结构和不对称结构的结果。

介质光波导模式传播特性的有有效折射率／有限元分析法

本文扩展了有效折射率／有限元法（ＥＩ－ＦＥＭ）的应用，对几种不同结构和折射率分布的介质光波导的模式传播特性进行了计算和分析，并讨论了该方法的精度。结果表明，ＥＩ－ＦＥＭ为各种集成光学器件设计提供了一种简单快速、适应性强、系统化而又比较精确的近似计算方法．

用有效折射率／有限元法设计1．55μmTi：LiNbO_3单模条波导及其方向耦合器

应用有效折射率／有限元法（ＥＩ－ＦＥＭ），考虑到ＬｉＮｂＯ３晶体和Ｔｉ扩散的各向异性，折射率增量与寻常光、非寻常光及波长色散的关系，设计了１．５５μｍ光波长下工作的ｚ切ｙ传播Ｔｉ：ＬｉＮｂＯ３单模条波导的制备参数，计算和分析了其单模特性、模式场分布及其变化规律．扩展了ＥＩ－ＦＥＭ，将其用于求解耦合波导系统，确定了方向耦合器的耦合长度及其波长色散特性．

基于折射率匹配法GDI发动机附壁油膜特性

在当前发动机轻量化和高喷射压力的趋势下,采用多孔喷油器的缸内直喷汽油机容易发生喷雾坍塌和燃油碰壁,并在活塞表面形成附壁油膜.为了研究燃油温度对碰壁特性的影响,采用折射率匹配法,系统考察不同燃油温度下的喷雾碰壁的宏观形态,分析油膜厚度分布和蒸发过程.研究表明:低燃油温度未发生闪沸条件下,各雾束对应的油膜独立、厚度较大且蒸发速度慢;随着燃油温度升高当达到闪沸条件时,开始发生喷雾坍塌现象,最大油膜厚度减小且燃油分布均匀,蒸发速度加快;随着温度继续升高,在高燃油温度下燃油剧烈坍塌,壁面形成一片圆形的高厚度油膜,蒸发速度变慢.

改进长周期波导光栅折射率传感特性的研究

提出了一种附加高折射率覆盖层的长周期波导光栅折射率传感器结构。通过模拟外折射率变化所引起的高阶模式等效折射率的改变以及该高阶模式与基模相耦合的谐振波长的漂移,研究了长周期波导光栅对外界环境折射率的传感特性。模拟表明,高折射率外覆盖层的加入会使得原有的覆盖层高阶模式发生重组,高阶模式等效折射率和模式耦合的谐振波长随之发生跳变。此时,长周期波导光栅外折射率传感器的敏感度和工作范围将极大地提高。

星光成像的大气影响研究(Ⅲ):大气折射

工作于近地空间的星敏感器,其观测过程将不可避免受到天空背景辐射、大气湍流以及大气折射的影响。本文是星光成像的大气影响系列文章之三,选取最佳星光大气折射模型,研究了星光成像的大气折射影响。利用美国标准大气的参数廓线数据,计算了平面平行大气、整层球面大气以及多层球面大气情况下的折射特性,从计算精度、迭代次数以及算法速度三个方面对比和分析了不同折射计算模型的优缺点,选取了精度和速度最佳的折射计算模型。基于该模型和我国典型地区不同时段实测的大气参数廓线数据,计算了不同观测条件及波长下大气折射引起的折射角、色散、横向位移和路径延长的分布情况,评估了不同大气参数由于输入参数的不确定性对折射计算的影响。研究表明:使用Cassini模型或等折射光线追迹法计算得到的折射角最为准确。提升星敏感器的观测高度或减小星敏感器的观测天顶角,相比于改变观测波长而言能极大程度上减轻星光成像的大气折射影响。除此之外,当输入参数存在噪声和不确定性时,提高温度的测量精度比抑制其他参数的噪声更能有效地减小折射计算的误差。

窄脊型波导半导体激光器偏振与横模关系研究

基于有效折射率法建立了窄脊型波导数值计算模型,通过实验研究了InGaAs量子阱窄脊型波导半导体激光器偏振特性与横模之间的关系。根据理论计算,脊型波导中类TM模式在慢轴方向的有效折射率差更大,类TM模式的限制因子比类TE模式的限制因子更大、更容易出现慢轴高阶模式;而随着脊型波导的高度增加,快轴高阶模式被截断,类TE00模式的限制因子逐渐增加至与类TM00模式相近,慢轴高阶模式因其大的散射损耗被抑制,理论上可实现高偏振度、高光束质量激光输出。在实验方面,利用量子阱材料的增益偏振特性,通过脊型高度与宽度的设计,制备了高偏振度、基横模的窄脊型波导半导体激光器。

光子晶体光纤色散调控方法的研究

文章采用全矢量有效折射法深入分析了光子晶体光纤结构参数及比例系数对波导色散、总色散的作用,总结了光子晶体光纤色散特性的调整方法,探索出特定色散特性光子晶体光纤的设计方法,并且设计了在800nm处具有近零平坦色散的光子晶体光纤,该光纤对于研究飞秒激光的传输特性和应用具有一定的价值。

相移光纤光栅的有效反射率法研究

采用有效反射率法分析了相移光纤光栅的传输特性.将相移光纤光栅等效成含缺陷的布拉格反射镜,然后用利用效反射率法分析其反射特性.数值计算结果表明:该方法简单且与耦合模理论吻合较好,相移光纤光栅中的相移相当于布拉格反射镜中的缺陷,通过改变缺陷在布拉格反射镜中的光学厚度、位置及引入缺陷的数量可实现相移光纤光栅中的相移的大小、位置及数量的变化.

用EI-RPS方法计算矩形有源波导的模式增益

结合有效折射率 (EI)方法和RPS(实折射率 /微扰 /打靶 )方法 ,对矩形有源波导的模Ey11和模Ex11增益进行了计算 .分析了包层宽度以及有源层宽度对模式增益的影响 .并将计算结果和一维RPS的结果作了比较 .计算结果表明 ,模式增益随包层宽度增加而减小 ,随有源层宽度增加而增加 .在包层宽度大于有源层厚度 5倍且有源层宽度大于有源层厚度 10倍时 ,EI RPS方法的计算结果和一维RPS方法计算的结果一致 .在不满足上述条件的情况下 ,EI RPS方法解决了一维RPS方法不能解决的问题 .

内燃机光学诊断试验平台和测试方法综述

活塞式内燃发动机是现代工业中应用最为广泛的动力机械装置。由于其内部燃料喷射、蒸发、燃烧等复杂的工作过程会对发动机的结构可靠性、能量利用效率和污染物生成产生极大影响,研究内部过程的物理机理并确定控制策略对于发动机的设计和改进具有重要的科学意义和实用价值。近年来,为更加深入理解发动机内部工作过程,研究人员广泛采用光学诊断试验技术来测量发动机缸内流动和燃烧特性。本文首先介绍了各类用于模拟发动机工作过程的试验台架(如定容燃烧弹、快速压缩机、光学发动机等)。在此基础上,分析了各类光学诊断技术的基本原理及其在发动机研究中的应用。光学诊断技术分为两类进行讨论,分别是基于传统光学的传统诊断技术(如纹影法、双色法等)和基于激光的先进诊断技术(如粒子图像测速法、激光诱导荧光法等)。光学诊断技术可在多尺度下测量缸内温度、物质浓度、液滴粒径等参数,为准确评估发动机喷油、蒸发、燃烧过程提供试验依据。更重要的是,光学诊断技术为更加深入理解高温高压环境下流动、燃烧的物理/化学机理提供了可能性,为开发高功率、高能效、低排放的先进发动机提供可靠的试验手段,同时为研究人员未来开展基础试验研究、更加深入地理解发动机工作过程提供指导。

聚合物波导M-Z调制器TM模的泰勒级数展开法研究

根据聚合物脊型波导的结构特点,利用有效折射率法求出其横向折射率分布,将三维传播转化为二维传播,并从标量波动方程出发,在傍轴近似的情况下,采用Crank-Nicholson差分格式,得到了泰勒级数展开法基本计算格式,并对算法进行了适当优化;通过对Mach-Zehnder光波导TM模的模拟,分析了各种参数对损耗的影响。结果表明:泰勒级数展开法具有精度高、稳定性好、算法简单、易于编程等优点,是一种比较理想的光波导数值分析方法,可为聚合物电光调制器的设计制作提供理论参考。