一种计算单模波导输出的快速方法及其在结构优化中的应用

提出了一种快速准确的新方法,用以计算入射场耦合到波导的能量.这种方法将BPM(beam propagation method)和叠加积分法结合起来,克服了单独用BPM计算场分布的效率较低的缺点,同时也克服了叠加积分只适用于计算规则波导的缺点,该方法称为正交过滤法.用这种快速方法对星型耦合器中输出波导的锥形波导形状曲线进行优化以获得最大的耦合能量.     

AWG中阵列波导耦合系数的计算

针对阵列波导光栅（AWG）中阵列波导耦合系数的计算问题，提出了基于光束传播方法（BPM）的叠加积分方法的修正方法。将修正前、后的结果与简单叠加积分方法的结果作了分析比较，从而验证了修正方法的正确性。分析了阵列波导之间的耦合对耦合系数的影响，阵列波导间距越小，影响越大。     

基于GaAs/GaAlAs条形光波导的定向耦合器分析

运用基于级数展开法(SEM)的三维光束传播法(3D-SEM-BPM)分析了由GaAs/GaAlAs条形光波导构成的定向耦合器.获得了这种定向耦合器所承载的偶模及奇模电场分布,其耦合长度随波导间距的增加近似指数增长.模拟了光波在器件中的传输演变情况,用条形光波导的基模在给定定向耦合器的左通道激励,传输2.62mm之后模场转移至右通道,获得了交叉态(Cross State).另外,3D-SEM-BPM最终将BPM基本方程归结为一阶常微分方程组,方法简单;导出矩阵小,计算效率高.处理边界条件时,引入正切函数变换将无限平面映射成单位平面,避免了边界截断问题.     

基于稀释波导的InP衬底上高耦合效率、低偏振敏感度1.55μm波长光纤-波导耦合器

研究了一种用于边入射型探测器的InP基高效光纤-波导耦合器.它由10个周期的未掺杂120nm InP/80nm InGaAsP(1.05μm带隙)多层膜组成的稀释波导构成.采用半矢量三维束传播(BPM)方法以及中心差分格式,模拟了不同条件下的光纤-波导耦合效率,从而得到了最优耦合条件.对于TE偏振和TM偏振模,计算所得到的最高耦合效率分别为94%和92%.同时,计算表明,此类基于稀释波导的光纤-波导耦合器具有高偏振不敏感性,偏振敏感度低于0.1dB.     

基于稀释波导的InP衬底上高耦合效率、低偏振敏感度1.55μm波长光纤-波导耦合器

研究了一种用于边入射型探测器的InP基高效光纤-波导耦合器.它由10个周期的未掺杂120nm InP/80nm InGaAsP(1.05μm带隙)多层膜组成的稀释波导构成.采用半矢量三维束传播(BPM)方法以及中心差分格式,模拟了不同条件下的光纤-波导耦合效率,从而得到了最优耦合条件.对于TE偏振和TM偏振模,计算所得到的最高耦合效率分别为94%和92%.同时,计算表明,此类基于稀释波导的光纤-波导耦合器具有高偏振不敏感性,偏振敏感度低于0.1dB.     

利用光子晶体波导定向耦合差频产生毫米波

文章利用耦合波理论研究了光子晶体两平行直波导的定向耦合差频特性,得出以频率相近的两单频波入射两波导输入端口时,波导中的光场分布的解析表达式,并采用时域有限差分法计算了耦合波导中的模场分布.计算结果表明:通过波导的耦合作用可以在两平行波导中检测到入射波的差频包络,其时域特性与理论分析相符.提出了利用光子晶体定向耦合波导实现光波-毫米波的转换.     

光纤耦合波导器件中光波导深度的研究

声光波导光开关可以作为高速光通信网络中的开关器件,其中光纤-器件对接耦合损耗大是影响其性能的主要因素.从光波导模场椭圆度和不对称度对模场失配引起的耦合损耗出发,计算Ti:LiNbO3波导与光纤耦合损耗最小时对应的最佳Ti离子扩散深度.分析得到不同切型的Ti:LiNbO3,波导中扩散深度、光纤模场半径对耦合损耗的影响.结果表明,y切Ti:LiNbO3波导耦合损耗约为z切波导的3倍.研究结果为共面型声光波导调制器中光波导制作参数的设计提供帮助.     

光纤耦合器的计算及制作

可调谐式光纤耦合器适用于要求改变耦合功率的光纤光路上。本文介绍这种耦合器的计算方法和制作方法。本计算方法基于弱波导场、耦合波理论。对于不同尺寸及折射率的光纤可以按这一方法算得耦合系数和耦合功率值。     

毫米波E面金属膜片窄带滤波器的研究与设计

传统波导滤波器是由普通电抗元件组成,其结构复杂,调试困难,成本高,不利于大批量生产。而平面电路滤波器可以在完成同等电性能的同时,克服以上缺点。本文用模式匹配和网络级联的方法对其进行了详细的分析,阐述了E面膜片波导滤波器的工作原理,给出了具体设计方法。最后用这种方法设计出一款工作于Ka波导的波导带通滤波器,并加工了实物进行测试。     

平板状双轴旋电磁手征波导中的耦合模理论

本文严格分析了一种新型双轴旋电磁手征波导中耦合模的传输特性。首先，给出了这种双各向异性手征波导中各横向场分量的纵向场分量表示式，由此得到了纵向场分量的耦合模方程，以及平板状双轴旋电磁手征波导中的色散方程。用数值方法研究了它的色散和截止特性，特别考察了双各向异性和手征性引起的波模分裂，转换效应。     

Analysis of Z-invariant and Z-variantsemiconductor rib waveguides by explicit finite difference beampropagation method with nonuniform mesh configuration

An efficient and simple explicit finite difference beam propagation method (EFD-BPM) incorporating nonuniform mesh is described. The criteria for stability are developed, and it is shown that this algorithm is power conserving when the stability criteria are met. EFD-BPM is applied to the analysis of single and coupled semiconductor rib waveguides and its accuracy is confirmed by comparing the results with the reported results. Nonuniform mesh is found to improve the efficiency of the method significantly for the analysis of weakly guiding waveguide structures. Several coupled rib waveguide structures with curved input and output branching sections are analyzed using both three-dimensional EFD-BPM and two-dimensional finite difference BPM combined with effective index approximation     

一种多层波导光传播计算的新方法

提出了一种新的简单的一光学方法，可以使用在多层波导的光传播计算中，尤其是在光探测器的设计中。把设计值与目前普遍采用的ＢＰＭ法进行比较，结果吻合较好。与ＢＰＭ法相比，此法最大的优点是在计算中考虑了材料对传播光的吸收，而在光场达到稳定分布后再考虑吸收，故在理论上此方法更加接近实际。作为例子用这种方法计算了一种新型的探测器的尺寸。这种探测器与Ｓｉ波导的集成器件正在制作 中。     

数值方法和计算参数对束传播方法精度影响的研究

本文参聚合物方向耦合器为对象,研究了二维ＢＰＭ和三维ＢＭＰ在模拟工方面的差别以及剖分点数、传播步长、初始有效折射率等计算参数对精度的。在研究过程中,利用有效折射率的方法,把三维波导转化为二维波导,分别采用三维ＢＰＭ和二维ＢＰＭ进行了模拟,并对模拟结果进行了模拟,并对模拟结果进行了比较,发现二者符合很好,表明二维ＢＭＰ具有很高的工。研究还表明初台有效折射率、传播步长的取值对模拟结果影响不明显,部分点     

Simulation of waveguide birefringence by beam propagation method

It is demonstrated that, by modifying the waveguide geometry, the beam-propagation method (BPM) can be extended to determine the mode indexes of both polarizations. Such an approach has been implemented into BPM routines. It can be used to determine the birefringence in waveguide structures. The same approach is also applicable in other waveguide simulation programs based on the scalar field approximation. The operational principle and numerical results for planar waveguides are presented, and the extension of this technique to channel waveguides is discussed.<>     

Filter synthesis for coupled waveguides

The synthesis of realistic coupled waveguide filters is considered. The emphasis is on the synthesis of physical devices, rather than on the approximate coupled-mode representations. For this purpose, variational optimization is combined with the normal-mode analysis of interacting waveguides. Physical effects such as the change in coupling strength with waveguide or material dispersion are naturally taken into account. The beam propagation method (BPM) is used to verify the effectiveness of the designs and thus lends a measure of confidence of the applicability of the method to realistic devices     

Modeling second-order nonlinear effects in optical waveguides usinga parallel-processing beam propagation method

In this work, we present a simple efficient numerical solution for the three-dimensional coupled wave equations containing a second-order nonlinearity, using an explicit finite difference beam propagation method (EFD BPM). The linear EFD-BPM is known to be very efficient and to gain large speed up when implemented on parallel computers. The new nonlinear version of the EFD-BPM has the same features of the linear counterpart in using two separate computational windows, one for the fundamental field and the other for the second-harmonic field. We demonstrate the implementation and discuss the application of this method to a nonlinear rib waveguide using the quasi-phase-matching technique     

应用到BPM的HCOM吸收边界条件

本文将Higdon吸收边界条件（HABC）及其补偿算符应用到光传播算法（BPM）,计算了高斯光束在自由空问和波导中的传输,发现HCOM能够有效的吸收边界的反射,对于自由空间和波导的边界处理都比较适用.     

Integrated-optical multichannel wavelength multiplexer for monomode systems

A new concept of an integrated-optical multichannel wavelength multiplexer for single-mode-fibre systems is presented. The operation principle of the cascaded multiplexer is based on the periodic wavelength dependence of the two-mode-interference (TMI) in a two-mode waveguide, which is adiabatically coupled to single-mode waveguides. The multiplexer is analysed analytically and numerically (BPM), and is realised experimentally by using Ti: LiNbO3 channel waveguides.