多量子阱波导TE、TM模场分析

利用求解边值问题的亥姆赫兹方程和等效折射率近似方法 ,得到了芯区折射率呈锯齿型分布的多量子阱波导TE、TM模场的精确解和等效解 ,并且利用数值计算表明 :在多量子阱波导周期与芯区厚度之比趋于零时 ,精确解和等效解相当好地吻合 .本文的计算表明 ,等效折射率近似是一种研究任意折射率分布的多量子阱波导特性的有效方法     

基于双面金属包覆介质波导灵敏度的研究

利用双面金属包覆介质波导色散方程,通过微扰近似,当波导层为亚毫米量级时有N→0的特性,得到超高阶导模与偏振无关.定义了灵敏度,得到了灵敏度与有效折射率、厚度、波长和介电常数的关系,当有效折射率趋于零时,超高阶导模具有极高的灵敏度.该理论在制备生物传感器、光电子器件中具有指导意义.     

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0.87dB/cm.     

基于双面金属包覆介质波导灵敏度的研究

通过对双面金属包覆介质波导色散方程的微扰近似,得到当波导层为亚毫米量级时有N→0超高阶导模与偏振无关的特性.并定义了灵敏度,同时得到了灵敏度与有效折射率、厚度、波长和介电常数的关系,当有效折射率趋于零时,超高阶导模具有极高的灵敏度.     

渐变折射率波导中的等效折射率分析

渐变折射率波导的表面折射率对确定波导的折射率分布起着关键的作用,而用传统的m-线方法又不能确定。本文利用分析转移矩阵方法研究了渐变折射率波导中的表面等离子波,提出了一种确定波导的等效折射率的实验方法。分析结果表明,利用这种方法得到的等效折射率近似等于波导的表面折射率。     

基于双面金属包覆波导的磁流体折射率研究

基于厚度达到毫米量级的双面金属包覆波导,采用波长为785nm的激光入射到该波导金属耦合层上,激发波导中的超高阶导模,在波导正上方放置固定磁钢。在穿过波导中心的平行磁场作用下,选择合适的三个连续的导膜角,测定液体膜的折射率,得到磁流体折射率与磁感应强度大小的关系。     

含负折射率介质层的一维光子晶体缺陷模的特性

利用转移矩阵给出了在正常材料中加入双负介质结构的色散关系和缺陷模的本征频率方程.根据本征方程计算了当缺陷层的折射率和光学厚度改变时缺陷模频率的变化.     

介质薄膜的厚度和折射率测量的实验研究

实验用m—line法测得三层平板波导在不同阶导模下的有效折射率，通过解光波导的色散方程，采用计算机编程拟合，有效的得出了介质薄膜的厚度和折射率，并给出了各阶模式的光场在波导中的分布．     

电磁波在芯层为负折射率媒质的介质波导中的传播

分析了电磁波在正负折射率媒质界面、两种负折射率媒质界面处的传播特性,并对负折射率媒质为芯层(波导层)的介质波导的传播规律进行了探讨.其结论对于丰富波导理论和进一步研究电磁波在负折射率媒质中的传播特性及微波毫米波相关器件的设计有着重要的意义.     

含左手介质的三层介质平板波导的转移矩阵和本征方程的分析

文章对导波层是左手介质,而覆盖层和衬底层是常规介质的三层介质平板波导进行了研究,从TM波的波动方程出发,根据电磁场的边界条件,推导出导波层TM波的转移矩阵和模式本征方程。并通过数值计算得出了这种平板波导有效折射率与厚度的关系图,从而得出它与常规介质波导的不同点。     

含Kerr缺陷函数型光子晶体低阈值双稳态的对比研究

运用非线性传输矩阵法对比研究含Kerr缺陷余弦函数型和Sinc函数型光子晶体的光学双稳态.结果表明,选取中心层为Kerr缺陷层的对称结构可以大大降低双稳态阈值;在缺陷层光学厚度不变的前提下,减小中心缺陷层线性折射率而增大两侧介质层周期数均可以实现更低双稳态阈值;研究还表明,在介质层光学厚度相同的前提下,介质层折射率分布函数选取余弦函数形式较Sinc函数形式能够实现更低阈值.     

等效折射率模型分析二维光子晶体微谐振腔模态

 采用数值计算方法,利用等效折射率模型研究不同折射率材料制造的二维光子晶体微谐振腔的模态。发现可以通过增加薄膜厚度达到良好的光子局域化。讨论了薄膜层材料折射率分别为n=3.42,2.50,1.80,1.60,薄膜层厚度分别对应为0.1529,0.2182,0.3341,0.4003μm,其等效折射率分别对应于2.81,2.23,1.52,1.38时,达到良好光子局域,说明介质材料与空气折射率差值小的光子晶体微谐振腔结构若要有好的光子局限能力,除了需要靠介质材料本身的全反射效应外,还需有足够厚的膜层厚度。从而找到一个能控制光场分布同时维持单模振荡的机制,揭示微谐振腔体薄膜层厚度对模态影响,为实际研制具有高质量微谐振腔提供了一种较好的预估手段。     

利用单波长椭偏仪对各向异性薄膜光学常数和欧拉角的研究

基于椭偏测量原理和4×4矩阵法原理,提出了利用单波长椭偏仪在光轴平行于薄膜表面方向上测量各向异性薄膜的薄膜参数(包括双折射率、厚度及欧拉角)的方法.通过转动待测样品90°的方法,得到2组椭偏参数,利用反演算法对2组椭偏参数进行反演,得到各向异性薄膜的4个薄膜参数;采用数值模拟分析了入射角、薄膜厚度、欧拉角及其定位误差对测量结果的影响;实验测量了光轴平行于样品表面的各向异性聚酰亚胺薄膜样品在转动前后的椭偏参数,并进行反演.结果表明:该方法提出的算法反演稳定性好、精度高;该方法测得各向异性薄膜的寻常光折射率、非寻常光折射率、厚度以及欧拉角的精度分别达到0.000 1、0.000 1、0.1 nm及0.03°;寻常光折射率、非寻常光折射率、厚度的最大测量误差分别为0.001 2,0.004 4以及4.57 nm;该方法具有较好的测量稳定性、自洽性及可靠性.文中提出的方法具有测量过程简单、对实验仪器要求低的优点,拓展了单波长椭偏仪的测量范围,提出了各向异性薄膜参数的测量方法,具有实际应用意义.     

多层高反膜的理论设计与光学特性分析

从理论上对光学多层介质反射膜作了设计，用堆积密度的概念模拟了溶胶-凝胶法制备的纳米多孔薄膜的折射率；利用反射率增幅分析与膜层制备难度分析来选择理想的膜系设计；通过计算分析了经典四分之一波长膜系的光学特性，包括薄膜膜层的驻波场分布和镀膜过程中的随机误差对膜层反射率曲线的影响，为多层高反膜的化学法制备与实际应用提供了重要依据。     

格兰-汤姆逊棱镜对单模高斯光束的影响

根据光在格兰-汤姆逊棱镜胶合层中的干涉效应,分析了棱镜对单模高斯光束光强分布的影响.结果表明：对于正入射的单模高斯光束,若棱镜结构角、光学胶折射率和胶合层的厚度三者固定其二,透射光束光强分布将随另一参量的变化作周期性振荡,同时,透射光束的形状也会发生改变;但当固定胶合层厚度及棱镜结构角时,透射光束光强分布随光学胶折射率变化的振荡曲线存在一个平坦区,即当胶合层折射率在1.4655—1.5153时,棱镜对单模高斯光束光强的影响小于1%.     

含左手材料四层平板波导的模式特性

【目的】研究一个中间两层为左手材料,覆盖层和衬底层为右手材料的四层平板波导(RHM-LHM-LHMRHM)系统。【方法】用数值计算波导的色散曲线,画出不同模式的电场分布图。【结果】该波导存在TE0模和TM0模,高阶模式的TE模和TM模会出现双模现象,在特定的波导层厚度下,TEm模和TMm模的有效折射率相同。缓冲层的厚度和介电常数越大,TM模的双模现象越显著。模系数m为奇数或偶数的电场分布图相似,但波导层厚度越大,其电场振荡越强,而缓冲层的电场振荡基本不变。【结论】通过控制左手材料的介质参数可以灵活改变波导的模式特性。     

复折射率介质一维光子晶体的透射特性

设计一种缺陷层为复折射率介质的一维光子晶体,并利用量子传输矩阵计算光波的透射率.结果表明:缺陷层为复折射率介质结构的光子晶体,其缺陷模个数随缺陷层厚度的增加而增加,缺陷模位置随常规介质厚度的增加向波长较小的方向移动.     

垒层介质折射率对光量子阱透射谱的影响

利用传输矩阵法理论,研究垒层介质折射率对光量子阱透射谱的影响,结果表明：垒层高折射率介质的折射率越大,光量子阱的透射峰带宽越窄;垒、阱层介质的折射率之和的比值越大,光量子阱的透射峰带宽越窄。光量子透射峰带宽对垒层介质折射率的响应规律,不仅可以解决自然介质的折射率上限问题,而且为设计窄带高品质的光学滤波器件提供理论依据,同时对光量子阱的理论研究也具有积极的指导意义。     

长周期光纤光栅谐振波长的研究

用三层模型的标量近似的分析方法，通过对长周期光纤光栅的各阶包层模的有效折射率的数值计算，分析了谐振波长与光栅周期的关系，并总结了谐振渡随环境折射率的变化规律。     

新型的双包层同轴圆柱光波导的研究

研究了一种新型的双包层阶跃光波导，内包层的折射率大于芯及外包层的折射率，因而光被限制在内包层中传播。文中推导了此类光波导的子午光线和空间光线的数值孔径。在弱波导近似下推出了柱坐标下的波导模式方程。