金属包层渐变折射率介质光波导的传输特性与损耗

用金属包层介质光波导损耗的微扰理论及藉助多层近似法用递推公式分析渐变折射率波导传播常数的方法,对几种类型的金属包层渐变折射率介质光波导的传输特性与损耗进行分析和讨论,得到了与精确数值计算结果相吻合的结果.     

多层线型分割法分析渐变型平板介质波导

提出了一种求解渐变折射率平板光波导的传播常数和场强分布的数值计算方法，计算了几类典型的渐变折射率波导的传播常数数值，并与其它方法进行了比较，结果表明，该方法计算的精度极高，速度较快，有实用价值。     

一种简单精准的渐变折射率分布光波导分析方法

渐变折射率分布的光波导分析对光波导器件的设计和研究至关重要, 近年来已提出了多种分析方法, 然而在简便性或准确性上都存在着不足. 为此, 提出了一种分析渐变折射率分布光波导的方法, 能够结合现有的Wentzel-Kramers-Brillouin近似法和离散化的波动方程, 构建模场分布, 再结合变分运算方程和修正的模式本征方程, 计算出较为精确的有效折射率. 与其他分析方法相比, 该方法较为简单, 而且有一定的精度.     

任意截面介质波导导模的叠代矩量法分析

本文提出用以计算任意截面介质波导色散关系的叠代矩量法,并给出用叠代矩量法计算椭圆介质波导、三角形波导、平切圆波导、蛋形截面波导等的传播特性的实例.计算结果与有限元法、点匹配法等精确数值计算结果符合很好.本方法简便易行,计算工作量较小.     

多层线型分割法分析渐变型平板介质波导

提出了一种求解渐变折射率平板光波导的传播常数和场强分布的数值计算方法,计算了几类典型的渐变折射率波导的传播常数数值,并与其它方法进行了比较,结果表明,该方法计算的精度极高,速度较快,有实用价值.     

渐变折射率光波导的精确分析

本文利用转移矩阵理论和等效衰减系数的概念，导出了渐变折射率光波导的色散方程，数值计算的结果，赢余方程的精度优于目前存在的所有近似方法。     

基于模式匹配法的平面波导光场分布分析

采用模式匹配法,对一个三段平面光波导结构的光场分布进行了计算机模拟,数值模拟结果正确地反映了一个宽波导与一个窄波导衔接后,在两者交接处的光波场泄露.该方法可用于分析结构更加复杂的光波导器件.     

平面光波导光场分布的有限时域差分法计算

用有限时域差分法计算了简单三层对称平面光波导中的光场,得到了任意截面上光场的分布.这一方法的优点在于它能完全模拟波导中光场的时域特性,使波导中的光传播完全可视化,模拟横向传播,提取光在波导中的传输模式,也可用于有源波导的计算如光波导放大器.有限时域差分法直接求解依赖时间的麦克斯韦旋度方程,利用二阶精度的中心差分近似,把旋度方程中的微分符直接转换为差分形式.每一步计算都无须作矩阵求逆运算,因此,比其他数值计算方法更有效、精度更高.     

光在近耦合波导结构中的传输性质分析

从理论上讨论了光在两根相互耦合的波导中传播的性质，通过束传播法从数值模拟上对光在两根及三根相互耦合的波导中传播的特性进行了分析。得出光在两种近耦合波导结构中传输具有的特性分析结果。     

左手介质椭圆光波导基模传播特性

在椭圆柱坐标系中，采用分离变量方法，得出了左手介质椭圆光波导本征方程的近似解，通过数值计算，分析了椭圆波导偏心率、左手介质的电容率、磁导率对椭圆光波导基模传播特性的影响，并将左介质光波导与右手介质光波导基模特性进行对比，得出左手介质光波导的基模特性与右手介质光波导基模特性差别不大的结论.     

有限点方法研究

在二维散乱离散点集上研究一类无网格方法——有限点方法(Finite Point Method,简称FPM),建立方法的基础.采用方向微商和方向差商讨论有限点方法,建立各阶各方向微商间的关系式.利用这些关系式,根据被逼近点的邻点数目差异,分别建立数值方向微商的五点公式及少点(两点、三点、四点)公式;研究五点公式的可解性条件与可允许邻点集;获得典型微分算子的数值方向微商公式等.理论分析和数值试验表明,随着邻点数目的增加,相应数值公式的逼近精度随之提高.这类近似公式不仅为在散乱离散点集上构造各类偏微分方程的格式奠定了基础,同时,也可应用于偏微分方程非结构网格计算方法,提高方法的精度.     

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。     

Determination of Optical Waveguide Refractive-Index Profiles with the Inverse Analytic Transfer Matrix Method

In this paper, we present an inverse analytic transfer matrix (IATM) method to predict the refractive index profiles from the measurement of mode indices based on the analytic transfer matrix (ATM) method, which can exactly determine the modal characteristics of a planar optical waveguide with arbitrary index profiles. IATM method has been proved to be universally reliable not only in slowly changing profiles but also the profiles changing rapidly in which inverse WKB method would find difficult through numerical analysis for several typical refractive index profiles.     

梯度型聚合物通信光纤制备的理论分析

对直接挤出法制备梯度型聚合物光纤的工艺流程进行了分析,根据双组分混合物折射率计算理论和梯度型聚合物光纤径向折射率分布函数,计算了梯度型聚合物光纤单位长度中所含掺杂剂的质量;将非稳态扩散理论和有限差分法结合起来,对梯度型聚合物光纤折射率分布的形成进行了理论研究,建立了数学物理模型,得到描述梯度型聚合物光纤径向折射率形成的普遍性近似方法.     

光子晶体光纤带隙及模场的一种综合模拟分析方法

提出直接由MATLAB读入光纤端面图实现复杂结构光子晶体光纤(PCF)模型的快速建立,并综合平面波法(PWM)和频域有限差分(FDFD)法,模拟分析带隙型光子晶体光纤(PBG-PCF)的带隙和模场分布.利用PWM计算得到了在PBG-PCF中传输的光波频率及模式有效折射率范围;基于FDFD法在给定波长及模式有效折射率范围情况下,模拟得到了PBG-PCF中可能存在的模场分布及其他特性.以市售的PBG-PCF为例,验证了数值模拟的正确性,随后系统地分析了结构参数(晶格结构、"原子"占有率、背景材料折射率及"原子 关键词： 光子晶体光纤(PCF) 光子带隙(PBG) 平面波法(PWM) 频域有限差分法(FDFD)     

小阻尼封闭空间声压级灵敏度分析与优化设计

本文研究了小阻尼界面封闭空间低频声学有限元分析、灵敏度分析和优化设计问题。分别用模态法和直接法计算了封闭空间内声压级响应，并推导了声压级响应对声空间边界形状控制参数的灵敏度分析公式，在此基础上建立了小阻尼空间声学问题的优化模型，同时给出了优化求解算法，并在JIFEX软件中进行了程序实现。本文提出的灵敏度分析和优化设计方法可以使声场的边界布局更为合理，从而达到改进小阻尼界面封闭空间声学性能的目的。数值算例验证了本文提出的灵敏度分析和优化算法的有效性。     

Interval analysis of transient temperature field with uncertain-but-bounded parameters

Based on the traditional finite volume method, a new numerical technique is presented for the transient temperature field prediction with interval uncertainties in both the physical parameters and initial/boundary conditions. New stability theory applicable to interval discrete schemes is developed. Interval ranges of the uncertain temperature field can be approximately yielded by two kinds of parameter perturbation methods. Different order Neumann series are adopted to approximate the interval matrix inverse. By comparing the results with traditional Monte Carlo simulation, a numerical example is given to demonstrate the feasibility and effectiveness of the proposed model and methods.     

掺铒孔辅助导光光纤的特性研究与优化设计

掺铒孔辅助导光光纤是由掺铒的高折射率纤芯、低折射率包层和少量的空气孔组成. 采用有限元法分析了掺铒孔辅助导光光纤的模式特性；给出了数值计算截止波长和模场直径的方法；提出了改进的平均粒子数反转度迭代算法来数值计算掺铒光纤放大器的增益和噪声系数. 研究空气孔对掺铒孔辅助导光光纤的截止波长、模场直径和放大器的增益系数的影响. 发现：减小相对孔芯距的值，可使截止波长向短波长移动，减小模场直径的值；当孔的相对大小较大时，截止波长、模场直径和增益的最大值基本上不随孔的相对大小的增大而改变. 最后，综合考虑掺铒光纤基模和二阶模的截止波长、与普通单模光纤的熔接损耗、放大器的增益和噪声系数等因素，优化设计了掺铒孔辅助导光光纤的四个结构参量——纤芯半径、纤芯与包层的折射率差、相对孔芯距和孔的相对大小. 关键词： 孔辅助导光光纤 掺铒光纤 光纤放大器 有限元法     

计算石油地质等领域的一些新进展

主要综述应用计算数学、渗流力学的数值方法和理论研究油田勘探开发中的数值模拟、核废料污染问题的数值方法、海水入侵的预测和防治,半导体瞬态问题的数值模拟.问题的数学模型是一类非线性耦合对流 扩散偏微分方程组的初边值问题.重点讨论特征差分方法、特征有限元法、分数步数值方法及其理论分析.     

Review of numerical and approximate methods for the modal analysis of general optical dielectric waveguides

AbstactAbstact This paper reviews numerical and approximate methods for the modal analysis of general optical dielectric waveguides with emphasis on recent developments. Six groups of methods are reviewed, covering (1) the finite-element method, (2) the finite-difference method, (3) the integral-equation method, (4) methods based on series expansion, (5) approximate methods based on separation of variables, and (6) methods that do not fit into the above groups, ranging from the specialized ones for analysing restricted classes of waveguides to the most general ones for analysing inhomogeneous, arbitrarily-shaped, anisotropic waveguides. Some suggestions with regard to the selection of methods for particular applications are given.