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硅光波导的束传播法设计及制备

光学学报 1995年第3期15卷 337-341页

作者：潘姬赵鸿麟杨恩泽天津大学电子工程系

报道用束传播法（ＰｒｏｐａｇａｔｉｎｇＢｅａｍＭｅｔｈｏｄ）模拟设计、指导硅大断面单模脊形光波导的制备工艺。应用傅里叶交换法计算了硅光波导中导模的传播常数。对实际研制成功的ＳＩＭＯＸ及Ｓｉ／ＧｅｘＳｉ１－ｘ／Ｓｉ单模... 详细信息

报道用束传播法（ＰｒｏｐａｇａｔｉｎｇＢｅａｍＭｅｔｈｏｄ）模拟设计、指导硅大断面单模脊形光波导的制备工艺。应用傅里叶交换法计算了硅光波导中导模的传播常数。对实际研制成功的ＳＩＭＯＸ及Ｓｉ／ＧｅｘＳｉ１－ｘ／Ｓｉ单模脊形光波导，比较了其性能差异并给予理论解释。

关键词：硅光波导束传播法设计制备

基于交替隐式束传播法研究聚合物电光调制器中THz波传输

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基于交替隐式束传播法研究聚合物电光调制器中THz波传输

作者：周致远哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

近年来随着THz在等离子体物理学、生物医学工程、光谱成像技术、信息科学技术、材料科学等多个前沿焦热点领域的长足发展，人们对太赫兹辐射调制的需求越加迫切。目前对THz辐射的调制主要通过对辐射源内部天线进行调制和利用外部THz调... 详细信息

近年来随着THz在等离子体物理学、生物医学工程、光谱成像技术、信息科学技术、材料科学等多个前沿焦热点领域的长足发展，人们对太赫兹辐射调制的需求越加迫切。目前对THz辐射的调制主要通过对辐射源内部天线进行调制和利用外部THz调制器两种方式来实现。虽然目前的THz调制器的种类较多，而且各自的优点显著，但是目前尚未找到一种能同时实现高速、宽频、高效率、低损耗的THz波调制器件。聚合物电光调制器具有高调制速率、低插入损耗、高消光比、无啁啾以及容易制作等优势，已经被广泛应用于微波通讯等领域。目前人们已经找到一些在THz波段低吸收的聚合物，为在THz波段设计聚合物波导及Mache-Zehnder型聚合物电光调制器提供了物质基础。影响Mache-Zehnder型聚合物电光调制器性能的两个关键部分是：THz波段聚合物波导结构和电光调制器电极结构。针对以上两方面，本文采用有效折射率法和交替方式隐式全矢量束传播法对THz波在不同形状波导中传输特性进行了数值模拟，设计了调制电极结构，计算了Mache-Zehnder型聚合物电光调制器调制深度。文章首先从Maxwell方程组出发，介绍了在慢变包络近似的条件下引出了全矢量束传播法的基本方程，然后使介绍了通过交替隐式(ADI)算法对方程中混合偏导项进行处理，并结合光场在折射率相异分界面的连续性判定条件得到离散后的差分方程，针对不同截面形状的波导建立计算模型，使用透明边界条件处理边界计算节点，计算了脊型和梯形聚合物波导中全矢量本征模式的传播特性，讨论了波导结构参数对传输常数的影响。其次，使用基于交替隐式算法的全矢量束传播法模拟了THz波在M-Z型聚合物波导中的传输特性，重点讨论了不同Y分支角下THz波的传输损耗情况。为了确保Mach-Zehnder电光调制器工作在线性工作区，设计了路径非对称以及折射率非对称两种光学偏置结构，并对两种结构下THz波的传输特性进行数值模拟，分析比较了二种结构的优劣。最后，对Mach-Zehnder电光调制器的行波系统进行了数值模拟计算，讨论了微带线电极与共面电极结构与性能特点，给出了满足50阻抗匹配条件下三种电极的调制带宽、微波相速，微波等效折射率、极间电容以及电势分布图。

关键词：聚合物波导束传播法 THz波传输特性电光调制

一种新型非基于慢变包络近似的三维有限元束传播法

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南京信息工程大学学报（自然科学版） 2016年第6期8卷 529-532页

作者：于兵赵丹葛俊祥孙小菡南京信息工程大学电子与信息工程学院南京210044 东南大学电子科学与工程学院南京210096

提出了一种新型非基于慢变包络近似的三维有限元束传播法.该方法相较Hadley所提出的广角束传播法,在分析光信号与光波导之间相互作用时同时考虑了载波和调制波对传输特性的影响,更具一般性且精度更高.通过与已发表的权威文献相比,在相... 详细信息

提出了一种新型非基于慢变包络近似的三维有限元束传播法.该方法相较Hadley所提出的广角束传播法,在分析光信号与光波导之间相互作用时同时考虑了载波和调制波对传输特性的影响,更具一般性且精度更高.通过与已发表的权威文献相比,在相同的计算资源下,精度提高了10%.

关键词：束传播法有限元法广角(WA) Padé算子定向耦合器

GeSi合金1×4Y级联分束器的有限差分束传播法模拟设计

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光学学报 1996年第8期16卷 1114-1117页

作者：赵鸿麟潘姬潘善臻杨恩泽天津大学电子工程系

进一步研究二个问题：（１）理论模拟的方法由快速傅里叶束传播法（ＦＦＴ－ＢＰＭ）改为有限差分束传播法（ＦＤ－ＢＰＭ），并比较了两者的优缺点。（２）模拟设计了对象提高为由ＧｅＳｉ合金单模脊形光波导组成的Ｙ级联１×４光分束... 详细信息

进一步研究二个问题：（１）理论模拟的方法由快速傅里叶束传播法（ＦＦＴ－ＢＰＭ）改为有限差分束传播法（ＦＤ－ＢＰＭ），并比较了两者的优缺点。（２）模拟设计了对象提高为由ＧｅＳｉ合金单模脊形光波导组成的Ｙ级联１×４光分束器。结果表明，有限差分束传播法比快速傅里叶束传播法及显形有限差分束传播法（ＥＦＤ－ＢＰＭ），除了数学比较容易外，计算速度也快一些。尤其是对传播步长Δｚ的敏感性，有限差分束传播法远没有快速傅里叶束传播法那样严重，便利了束传播法方法的采用。正如束传播法成功地应用于ＧｅＳｉ合金光波导及Ｙ分支器的理论设计，现在用了１×４Ｙ级联分束器同样得到预想的结果。光束在分束器中传播逐步分成二束再分为四束。符合设计要求。

关键词：硅光集成光分束器束传播法锗硅合金光波导

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三维脊型光波导模斑转换器的设计和优化

计算物理 2005年第2期22卷 171-178页

作者：张夕飞肖金标蔡纯张明德孙小菡东南大学电子工程系江苏南京210096

　在三维有限差分束传播法对脊形光波导的结构参数分析和优化的基础上,对单模光纤和脊形光波导连接耦合用模斑转换器进行了深入的研究,重点分析了影响模斑转换器性能的各种因素,如侧面边界、长度、大端宽度和厚度,以及连接光纤和模斑转... 详细信息

　在三维有限差分束传播法对脊形光波导的结构参数分析和优化的基础上,对单模光纤和脊形光波导连接耦合用模斑转换器进行了深入的研究,重点分析了影响模斑转换器性能的各种因素,如侧面边界、长度、大端宽度和厚度,以及连接光纤和模斑转换器的过渡波导的有关参数.仿真结果表明,三维锥形光波导模斑转换器大端宽度和厚度在11 5～13 5μm和4 5～6 5μm之间,且长度为200～500μm时插入损耗可低达2dB,比二维锥形光波导模斑转换器的插入损耗约减小2dB,其对横向偏移的容差也远远高于二维锥形光波导模斑转换器,合理的使用非线性边界的模斑转换器可以获得比线性边界的模斑转换器更小的插入损耗;过渡波导的宽度、芯层厚度应和三维锥形光波导模斑转换器的大端宽度和厚度一致,且其长度为150μm左右时损耗较小;另外,此类模斑转换器在减小耦合损耗的同时,还可以有效的进行光波模式的转换.

关键词：模斑转换器脊型光波导优化脊形光波导设计三维有限差分插入损耗过渡波导非线性边界参数分析束传播法单模光纤仿真结果横向偏移耦合损耗厚度宽度锥形长度 500 连接减小二维容差

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阵列波导光栅中自由传播区模式的有效折射率

红外与激光工程 2013年第8期42卷 2146-2149页

作者：刘志明陈坤峰高业胜史学舜简水生电子测试技术重点实验室山东青岛266555 中国电子科技集团公司第四十一研究所山东青岛266555 北京交通大学光波技术研究所北京100044

针对阵列波导光栅设计中自由传播区模式有效折射率的确定问题,提出了一种采用加权等效模式折射率作为自由传播区模式有效折射率的方法。通过引入慢变包络近似条件并采用吸收边界条件的一阶Galerkin有限元法,给出了阵列波导光栅自由传播... 详细信息

针对阵列波导光栅设计中自由传播区模式有效折射率的确定问题,提出了一种采用加权等效模式折射率作为自由传播区模式有效折射率的方法。通过引入慢变包络近似条件并采用吸收边界条件的一阶Galerkin有限元法,给出了阵列波导光栅自由传播区仅含有磁场分量的全矢量波动方程组。在此基础上,基于三维全矢量束传播法对自由传播区光场进行了模式分析,并结合导模传输分析法,推导给出了加权等效模式折射率的表达式,为阵列波导光栅设计中自由传播区模式折射率的确定提供了一个理论依据。

关键词：有限元束传播法导模传输分析法阵列波导光栅

(1+1)维光折变亮屏蔽孤子相互作用的数值分析

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光子学报 2006年第2期35卷 252-256页

作者：马仰华张鹏赵建林彭涛西北工业大学理学院光信息科学与技术研究所西安710072

利用束传播法对(1+1)维光折变亮屏蔽孤子间的相互作用进行了详细地数值模拟研究.结果表明两同相孤子相互吸引,并伴有孤子融合现象,且孤子融合发生时的作用距离随着孤子初始间距的增大而增大;两反相孤子相互排斥,且排斥作用随着孤子初始... 详细信息

利用束传播法对(1+1)维光折变亮屏蔽孤子间的相互作用进行了详细地数值模拟研究.结果表明两同相孤子相互吸引,并伴有孤子融合现象,且孤子融合发生时的作用距离随着孤子初始间距的增大而增大;两反相孤子相互排斥,且排斥作用随着孤子初始间距的减小而增强;当两孤子的相位差位于区间(0,π)和(-π,0)中时,其相互作用过程将伴有能量转移,但两区间内能量转移的方向相反,并表现出反转对称性;由于孤子间的距离和相对相位对孤子间的相互作用均有很大的影响,因此多个孤子间的相互作用过程非常复杂,但可以通过分析相邻孤子间的相互作用对其进行定性的预测.

关键词：束传播法光折变屏蔽孤子孤子相互作用

Ge_(0.4)Si_(0.6)/Si超晶格光探测器与Si波导的集成探讨:光场分析

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固体电子学研究与进展 1997年第4期17卷 384-387页

作者：许雪林李娜刘恩科西安交通大学微电子工程系 710049

对Ge0.4Si0.6／Si超晶格探测器光场进行了分析，并用京传播法（BPM）进行模拟。还探讨了这种探测器与Si波导的集成。在Si波导满足单模传输的条件下，推出光场在探测器中达稳态分布时的传播距离。另外还提出了这种探测器的设计长度与波... 详细信息

对Ge0.4Si0.6／Si超晶格探测器光场进行了分析，并用京传播法（BPM）进行模拟。还探讨了这种探测器与Si波导的集成。在Si波导满足单模传输的条件下，推出光场在探测器中达稳态分布时的传播距离。另外还提出了这种探测器的设计长度与波导尺寸之间的依赖关系。

关键词：光波导光探测器束传播法锗硅材料集成光路

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基于三波导耦合的聚合物电光可调光衰减器

光学学报 2006年第9期26卷 1397-1399页

作者：吴永红胡国华崔一平东南大学电子工程系东南大学先进光子学中心南京210096

可调光衰减器(VOA)是密集波分复用(DWDM)网络中的重要器件之一,它的一个重要应用是实现多通道间的功率均衡。提出了一种基于三波导耦合结构的聚合物电光可调光衰减器的设计方案,即利用两个旁侧波导耦合掉主通道波导中的光,从而达到衰减... 详细信息

可调光衰减器(VOA)是密集波分复用(DWDM)网络中的重要器件之一,它的一个重要应用是实现多通道间的功率均衡。提出了一种基于三波导耦合结构的聚合物电光可调光衰减器的设计方案,即利用两个旁侧波导耦合掉主通道波导中的光,从而达到衰减的目的。并运用束传播法(BPM)对该器件进行了相关性能的模拟、分析及优化,使得该结构衰减达到60 dB,驱动电压为11.3 V,插入损耗为0.48 dB。该结构有效的降低了驱动电压,并使该结构的高衰减可调光衰减器得以实现。

关键词：光学器件可调光衰减器耦合模束传播法电光效应