用变量变换伽辽金法求解梯形截面脊形光波导本征值问题

本文运用变量变换伽辽金法对具有梯形截面脊形光波导的本征模式特性作了分析。这种方法将电磁场开域问题变换成一个有界区域的问题 ,从而避免了边界截断 ,又由于这种方法所导致的矩阵阶数也不大 ,所以要求计算机内存和计算时间均较少。这种方法可以应用于梯形斜边任意坡度角的情况。数值计算结果与已发表的实验结果吻合较好。所给出的模场分布以及结构参数对波导传输特性影响的许多结果可用于光波导的设计和研制。

Ge_xSi_(1-x)/Si脊形光波导的最佳结构

根据光集成技术对脊形光波导的要求 ,通过系统的分析和优化设计得出了GexSi1 -x/Si脊形光波导的最佳结构参数。对波长为 1 .3μm的光波 ,其数值孔径在光波导的输入、输出端均和单模光纤的相匹配 ,其最佳Ge组分为 0 .0 3和 0 .0 4。符合大截面且和单模光纤芯径相当的脊高分别为 4～ 1 0 μm和 4.0～ 5 .9μm ,脊宽分别为 8.8～ 1 0 .0 μm和 5 .9～ 1 0 .0 μm。

PMMA脊形光波导的设计与场分析

利用有效折射率法(E IM)理论设计了有机聚合物脊形光波导结构,并分析光波导中传输的模式场,确定出光波导结构的适宜尺寸范围。光波导结构中分别选用PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)与PDM S(聚二甲基硅氧烷)作为波导层与包层的材料,用光漂白法来实现脊形波导结构。首先利用E IM法分析脊形波导区的宽度与高度之间的关系对归一化色散曲线的影响,以及波导层与包层的折射率匹配的影响,然后又通过分析波导区传输的基模场来讨论传输的损耗问题。研究发现波导结构的脊宽与脊高之比w/d越大,其有效折射率neff越大,而此结构尺寸又需约束在一定范围内,否则将造成很大的传输损耗。

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 .

Ge_(0.05)Si_(0.95)/Si脊形光波导的分析及设计

提出了Ｇｅ０ ．０５Ｓｉ０ ．９５／Ｓｉ 脊形光波导的等效模型，并在此模型的基础上利用有效折射率的数值解法计算出Ｇｅ０ ．０５Ｓｉ０ ．９５／Ｓｉ 脊形光波导的有效折射率。

SOI脊形光波导结构参数的研究

通过对SOI脊形光波导的模式的理论分析与计算,得出了在给定内脊高b对应的脊宽w与外脊高h的关系曲线。为这种脊形光波导的结构设计提光供了可以信赖的依据。

聚合物脊形光波导的理论分析

从理论上推导出聚合物脊形光波导的模式本征值方程，给出了相应的归一化通用曲线，可供相应波导设计和制备作为参考。

SOI脊形光波导的设计与研制

利用有效折射率的数值解法 ,计算出了SOI脊形光波导的有效折射率。由此得到SOI脊形光波导传输单模光波时内外脊高b ,h及脊宽W的尺寸。在此基础上研制了SOI光波导 ,测得其传导损耗为 0 .

用有效折射率／有限元法分析脊形光波导及其方向耦合器特性

本文应用有效折射率／有限元法（ＥＩ－ＦＥＭ），计算和分析了半导体（量子阱）脊形光波导的模式特性、模式场分布及其变化规律．检验了ＥＩ－ＦＥＭ的精度，分析了其产生误差的原因．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特性及其变化规律．

氧化物单模脊形光波导分束器的优化设计及制作

通过改进光波导的有效折射率法(EIM)方法,定义新的归一化参量,得出了脊形光波导模式归一化本征方程及单模条件的简单表达式.新的脊形光波导单模条件突破了以往理论对归一化外脊高(r)的限制,允许脊形光波导的参数r的取值进入r<0.5的范围,据此设计制作了单模工作的氧化物脊形光波导.新定义的归一化参量对分析计算脊形光波导具有通用性,为优化设计脊形光波导及其单模结构参数提供了便利性和更大的灵活性.

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。

SOI及GeSi/Si脊形光波导的模式与波导几何结构

用有效折射率方法对SOI(绝缘体上硅 )及GeSi Si脊形光波导的单模条件进行了模拟 ,与Soref的单模条件进行了比较 ,将两者与实验结果进行了比较 ,得到了与实验结果符合得非常好的单模条件。同时对多模波导进行了模拟 。

基于Optiwave的脊形SiGe-OI光波导结构设计

利用有效折射率的数值解法,计算出了SiGe-OI脊形光波导的有效折射率.通过对SiGe-OI光波导结构参量的理论分析和计算,得到了SiGe-OI脊形光波导传输单模光波时内外脊高H,h及脊宽W的尺寸.通过Optiwave软件对SiGe-OI脊形光波导进行建模仿真,验证了理论分析和计算的正确性.

一种分析三维楔脊形光波导与光纤耦合的方法

和直波导的不同在于 ,三维楔脊形波导中的光场都是不稳定的 .分别对波导_光纤耦合、光纤_波导耦合两种情况 ,将三维楔脊形波导等效为多段短的直波导 ,利用束传播法同时对三维楔脊形波导内不稳定的入射、反射场 ,及它们在传播方向上的偏导进行处理 ,再用自由空间辐射模法计算透射率和反射率 .以SOI楔脊形波导和光纤的耦合为例 。

用平面映射边界条件的伽辽金法分析耦合脊形光波导

用平面射映边界条件的伽辽金法分析耦合脊形光波导的结果表明 ,耦合脊形光波导的耦合能力随脊高增加而减小 ,随波导间距增加呈指数衰减。给出了耦合脊形光波导所承载的偶、奇模电场分布 ,其结果与采用其它方法得出的结果吻合得较好 ,可以优化波导光电子器件的结构参数。另外 ,平面映射边界条件避免了非物理反射 ,待求矩阵小 ,计算效率高。

InGaAs/InAlAs多量子阱脊形光波导及其定向耦合器准矢量分析

运用基于三角函数展开的三维准矢量束传播法分析了由InGaAs/InAlAs多量子阱(MQW)构成的脊形光波导及其定向耦合器;获得了脊形光波导承载的模场分布及其有效折射率,并观察到了TM模的奇变;模拟了光波在定向耦合器件中的传输演变情况.所得结果为制作由此为基础的复杂器件奠定了基础.

非理想截面脊形介质光波导导波模式的研究

提出了一种求解任意截面形状脊形光波导的方法 ,先利用有效折射率的概念解出某种截面形状脊形光波导的等效折射率 。

聚合物脊形光波导设计

用5层非对称平面波导理论和等效折射率法(ERIM)分析了金属电极对聚合物脊形光波导横向模式特性及其传输损耗的影响。计算结果表明:在工作波长1.55μm波段,当常规脊形光波导的芯层厚度大于0.8μm、包层厚度大于3.0μm时,才能保证传输损耗的理论极限小于0.1dB/cm;当脊波导刻蚀深度为0.1～0.2μm、对应脊波导宽度为7～5μm时,可满足脊波导横向单模传输。

脊形聚合物光波导制备及理论分析

报道了利用铝膜作掩模 ,通过紫外光照射制备键合型聚合物DANS PMMA脊形光波导的新方法。所制备的聚合物脊形光波导 ,其形状与通常的脊形波导相同 ,但内部折射率又与矩形波导类似。从理论上推导出该脊形波导的模式本征值方程 ,并给出相应的归一化通用曲线 ,可以供相应波导设计和制备作为参考。

脊形掺铒Al_2O_3光波导放大器级联特性的模拟计算

利用有限元法分析了脊形掺铒Al2O3光波导放大器内信号光和抽运光的场模式分布、速率方程求解铒离子五能级系统的粒子数分布.数值模拟了光波导净增益与信号光功率的关系和多个放大器级联的净增益特性.结果表明级联系统存在着净增益亏损.低掺铒浓度的光波导作前级放大器的组合方式,级联系统总净增益最大.