北京交通大学光波技术研究所全光网络与现代通信网教育部重点实验室, 北京100044
论述了SMS(单模-多模-单模)光纤结构的多模干涉基本理论, 利用FD-BPM(有限差分光束传播法)对渐变折射率多模光纤和阶跃折射率多模光纤进行数值模拟, 将自聚焦位置、激发模式等特征进行对比, 给出渐变折射率多模光纤的优点。利用自聚焦效应, 对渐变折射率多模光纤的聚焦和发散作用进行了理论分析, 以较短的长度充当透镜的功能, 并总结了现阶段的主要应用。
多模干涉 渐变折射率多模光纤 自聚焦位置 multimode interference graded-index multimode fiber FD-BPM finite difference beam propagation method (FD-BPM) self-focusing location
1 重庆光电技术研究所，重庆 400060
2 电子科技大学 光电信息学院，成都 610054
从InP基稀释光波导的基本模型出发，利用有限差分波束传播（FD-BPM）算法，推导了InP基稀释光波导的有效折射率，对其进行了数值计算；根据光传输损耗方程，分析了稀释波导传输损耗产生的原因；对稀释光波导中TE/TM模式传输进行了详细的数值分析和模拟计算，并分析了其模场分布曲线。
光波导 有限差分波束传播 传输特性 FD-BPM optical waveguide propagation characteristics
电子科技大学光电信息学院， 四川 成都 610054
以缩短有机聚合物马赫曾德尔（M-Z）电光调制器分支波导长度为目的，针对正弦弯非对称脊形波导进行研究，利用全矢量有限差分光束传输分析方法，系统地分析了不同参数下正弦弯非对称脊形波导的传输损耗，并得出优化的结构参数：脊宽w=4 μm、分支高度h=11 μm、脊形波导弯外侧芯层平板宽度s=2 μm，弯波导长度L=300 μm。研究表明，在相同传输损耗条件下，分支波导长度可以减少40%，该结果对有机聚合物M-Z调制器中光波导的设计具有一定的参考价值。
导波光学 有机聚合物 S弯波导 非对称脊形波导 全矢量有限差分光束传输法
电子科技大学 光电信息学院,四川 成都 610054
利用有效折射率法计算聚合物脊形光波导的横向折射率分布,将三维光传播问题简化为二维问题;从导模满足的标量波动方程出发,采用慢变包络和傍轴近似,得出传播光场满足的单步传输约束关系;运用微分算子的级数展开得到相应的递归公式,考虑微分算子的差分近似得出基本的计算格式;运用对称矩阵的相似变换对算子展开法进行加速处理。在此基础上,对马赫-曾德尔(M-Z)型光波导中TM模的传播特性进行理论分析,研究了脊宽、分支角等结构参数对插入损耗的影响。研究表明,算子展开束传播法可以较好地解决聚合物脊形M-Z波导的理论分析和设计问题。该方法精度高、计算量小,为聚合物电光调制器的制备提供了理论依据。
电光聚合物 马赫-曾德尔光波导 微分算子 算子展开束传播法 有限差分束传播法
国防科技大学光电科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
设计了一种用于超连续谱合束的光纤合束器,这种合束器通过将多路光子晶体光纤拉锥后对接到一路多模光纤制成。借助有限差分波束传输法对该合束器进行了数值模拟,结果表明拉锥过渡长度和拉锥比例对耦合损耗具有较大影响,当拉锥过渡长度小于拉锥衍射长度时合束器有较大传输损耗,而过渡长度足够大以及拉锥比例较小时,合束器具有较低的耦合损耗以及优良的宽光谱耦合特性。所得出的数值结果为光子晶体光纤拉锥和超连续谱光纤合束器研制提供了一定的参考依据。
超连续谱 光子晶体光纤 合束器 有限差分波束传输法 supercontinuum PCF combiner FD-BPM
1 武汉理工大学 理学院物理系, 湖北 武汉430070
2 武汉通信指挥学院,湖北 武汉430010
文章以亥姆赫兹方程为基础，推导了三维有限差分光束传输法(FD-BPM)，并在阵列波导光栅模拟计算中采用该方法对光场在阵列波导中的传输过程进行了计算和模拟。结果表明，采用三维FD-BPM可提高计算精度。另外由于三维FD-BPM对纵向步长不敏感，可通过加大步长来减少计算时间，在提高精度的同时，不影响计算时间。
三维有限差分光束传输法 亥姆赫兹方程 阵列波导光栅 3-D FD-BPM Helmholtz equation AWG
西安电子科技大学,技术物理学院,西安,710071
利用有限差分光束传输法研究了波导耦合对波导阵列电光扫描器传输特性和扫描特性的影响.结果表明:耦合对其传输特性和扫描特性的影响明显;只有在一定条件下,对其影响才较小,可以忽略.由此可知,在设计光波导阵列结构时,考虑波导耦合效应是至关重要的.进一步,提出了描述光波导阵列电光扫描器的技术指标,并研究了该扫描器的结构优化设计问题.
导波光学 波导阵列电光扫描器 有限差分光束传输法 光学相控阵 波导耦合 Guided wave optics Waveguide array electro-optic scanner Finite-difference beam-propagation method (FD-BPM) Optical phased array Mutual coupling among waveguides
为减小多模干涉(Multimode Interference，MMI)耦合器件的尺寸，提出一种多模波导宽度为指数型变化的Taper结构．理论分析了多模波导长度与该Taper结构的参量之间的关系．与已被用于减小MMI器件尺寸的抛物线型Taper结构相比，该结构可进一步减小器件的尺寸．就几种波导结构参量下的MMI耦合器，利用宽角光束传播法进行了数值模拟．结果表明，指数型MMI耦合器的性能与抛物线型MMI耦合器的性能类似．指数型Taper结构可以用于MMI器件以减小该类器件的尺寸．
导波光学 多模干涉耦合器 有限差分光束传播法 指数型Taper波导 Guided wave optics Multimode interference coupler Finite different beam propagation method (FD-BPM) Exponential taper waveguides
利用有限差分光束传输法(FD－BPM)详细研究了光波导阵列电光扫描器的核心部件－光波导阵列的传输特性和辐射特性，分析了光波导阵列结构参量对其传输特性和辐射特性的影响．研究结果表明，光波导芯层厚度、光波导阵列的周期、长度和层数对光波导阵列输出面上的光场振幅、相位分布及光波导阵列输出光束主瓣的半峰值全宽度(FWHM)影响很大．通过与其它理论研究的结果进行比较指出，FD－BPM可以很方便地、更全面地描述光波导阵列的传输和辐射特性．另外，在研究光波导阵列光束扫描的基础上，根据光波导阵列电光扫描器的扫描探测要求，提出了光波导阵列结构优化设计的原则．
光学相控阵 光波导阵列电光扫描器 有限差分光束传输法(FD－BPM) Optical phased array Optical waveguide array electro-optic scanner Finite-difference beampropagation method FWHM FWHM
