| 一种有效的三维光波导传输模式的数值计算方法 |
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| 引用本文： | 杨振宇,许振鄂,陆冬生,朱大庆,李蓬,雷伟.一种有效的三维光波导传输模式的数值计算方法[J].激光与光电子学进展,2001(9):70-70. |
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| 作者姓名： | 杨振宇 许振鄂 陆冬生 朱大庆 李蓬 雷伟 |
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| 作者单位： | 华中科技大学 |
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| 摘 要： | 研究了一种有效的三维光波导传输模式本征值和本征向量的数值计算方法--反向迭代法,并用matlab语言实现了该数值计算方法对三维光波导基模和高阶模的求解.
本文所研究的反向迭代法是反幂法的一种改进形式.先从反向迭代法的基本数学原理入手,分析了反向迭代法的数值计算过程,以及收敛性和稳定性的判断.接下来,用波动光学的方法分析了三维波导的传输模式,得到了直角坐标下的亥姆霍兹方程,并对亥姆霍兹方程做了离散化处理.然后,将反向迭代法用于该方程的数值求解过程,并得到了三维波导所有可能的传播模式.由于该数值计算过程是直接对三维波导的亥姆霍兹方程进行处理,因此它对任意结构的三维波导都是适用的.通过对不同结构波导的计算表明反向迭代算法是一种处理三维光波导本征值与本征向量有效的计算方法,它不仅能求解三维光波导基模模式,而且也能较容易地搜索到高阶模模式,而这是其它数值计算方法很难办到的.
最后,为了验证所求传输模式数值解的正确性,用FDTD(时域有限差分)算法模拟了这些传输模式在三维光波导的传播过程.通过对输入场和传播过程中不同位置场分布的比较,结果表明该算法具有比较理想的精度.(PD8)
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| 关 键 词： | 光波导 传输模式 数值计算 |
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