1 安徽新华学院,安徽 合肥 230088
2 南京大学,江苏 南京210093
3 淮南联合大学,安徽 淮南 232038
光通信、光传感等领域的技术迅速发展对光纤的性能提出了新的要求,促使人们 提出了许多新型折射 率结构的光纤,Bragg光纤就是其中的一种新型折射率光纤,它有很多普通光纤无法比拟的优势。为了更加全面地分析Bragg 光纤的基本理论,以普通同轴分层光纤为例介绍了转移矩阵法的基本思想,将这一理论应用于Bragg 光纤的模场计算,然后把有限包层布拉格光纤的模式作为无限包层情形的退化来分析,进一步研究Bragg光纤的设计原则。
光通信 Bragg光纤 转移矩阵法 光子晶体 边界条件 optical communication Bragg fiber transfer matrix method photonic crystal boundary condition
1 兴义民族师范学院 物理与工程技术学院, 贵州 兴义 562400
2 河南师范大学 物理与电子工程学院, 河南 新乡 453000
通过转移矩阵方法理论,研究含左手材料平板波导导波模式与表面波的特性,结果表明: 在TE极化情况下,当包裹层为金属-芯层为左手材料的三层平板波导满足波导导行条件时,导波层能承载新功能的导波模式,即不存在TE0模; 在特殊条件下存在TE1模,而且这导波模式与电磁波频率、材料的介电常数和磁导率密切相关; 当不满足波导导行条件时,三层平板波导的三个区域出现不同指数规律衰减的表面波,当导波系数与导波层厚度的乘积为2.1π时,不同模式的表面波将趋向一致。模系数m的奇偶性对导波模式和表面波的能流分布有着显著的影响。利用包裹层为金属-芯层为左手材料三层平板波导的导波模式、表面波和能流分布的奇异特性,可以实现特效导波模式的波导器件,为波导实际设计和应用提供了理论参考。
转移矩阵法 左手材料 平板波导 导波模式 能流分布 transition matrix left-handed materials slab waveguides Guided wave mode energy flux distribution
1 重庆理工大学 电子信息与自动化学院, 重庆 400054
2 重庆市中医院, 重庆 400013
基于模式耦合理论, 采用基于光纤布拉格光栅(FBG)的二层圆光波导模型, 通过转移矩阵法实现数值仿真得到升余弦变迹FBG在几种典型非均匀温度场下的反射谱。处于非均匀温度场下的FBG其纤芯、包层的有效折射率及光栅周期都会发生非均匀变化, 因此其反射谱结构也会发生相应变化。仿真结果表明: 非均匀温度场中升余弦变迹FBG反射谱与其温度梯度系数ΔTmax有很大关系, 与均匀温度分布相比, 其反射率明显下降, 反射带宽明显展宽, 反射峰出现分裂以至振荡; 最大反射率随ΔTmax的增加呈非线性减小, 其对应波长与温度梯度系数ΔTmax成正比, 且不同的温度场对应不同的变化率, 如线性温度场中其变化率约为0.004nm/℃, 中心对称二次方分布温度场中变化率为0.0065nm/℃。研究结果对于升余弦变迹FBG实现非均匀温度场的测量有重要意义。
光纤布拉格光栅 模式耦合 转移矩阵法 温度梯度系数 fiber Bragg grating mode coupling transfer matrix method temperature gradient coefficient
在用矩阵转移法求解一维定态薛定谔方程时，不用矩阵迭代，而是将矩阵展开为一个线性方程组，利用MATLAB提供的矩阵左除命令，即可获得各区间波函数的近似值。该方法不需要花费较多精力编程，具有概念简单、使用方便、实用性强等特点
半导体 量子力学 薛定谔方程 转移矩阵法 MATLAB semiconductor quantum mechanics Schrodinger equation transfer matrix method MATLAB
电子科技大学光电信息学院， 四川 成都 610054
利用转移矩阵法分析具有缺陷层的一维光子晶体的传递函数并进行了数值模拟. 由于缺陷模之间的相互作用,其传递函数受到缺陷层折射率的影响. 定义了缺陷模之间相互作用的关联函数以及缺陷模的相对折射率函数, 进而分析了关联函数和缺陷模折射率的关系. 通过模拟仿真, 确定了光在双缺陷一维光子晶体中的传播特性。
光子晶体 转移矩阵法 关联系数 折射率对比度
新疆大学,信息科学与工程学院,乌鲁木齐,830046
用转移矩阵法数值分析了芯区和衬底为非线性介质、覆盖层为线性介质结构平面光波导的传播特性,包括TM的模场分布和功率与有效折射率之间关系的分析.解析地表达了模式本征方程和功率分布,对非线性介质中电场强度与介质非线性系数的关系进行了研究.计算结果表明,TM的模场分布和功率与有效折射率及介质的非线性系数有关.
非线性光学 平面光波导 转移矩阵法 非线性折射率
1 大同大学固体物理研究所, 大同 037009
2 同济大学波耳固体物理研究所, 上海 200092
利用转移矩阵方法对含负折射率缺陷的一维光子晶体量子阱结构的透射特性进行了研究。结果表明,当缺陷为偶数个时,结构透射谱中有两个透射峰;当缺陷为奇数个时,透射谱中只有中心处一个透射峰,且随着缺陷层数的增加,该处峰的品质因子逐渐提高。因电磁波在缺陷处的强烈局域,所以阱中局域态的透射率对缺陷的折射率有很强的依赖作用。通过控制入射光的强度可使缺陷的折射率发生微小的改变,进而使局域态的透射率发生明显改变,这样就可制作高效光开关。
光电子学 光量子阱 转移矩阵法 负折射率材料
1 中国计量学院,信息工程学院,杭州,310018
2 浙江大学,现代光学仪器国家重点实验室光及电磁波研究中心,杭州,310058
对于在光频波段的负折射率介质材料,从理论上提出了测量其光学参量的棱镜耦合法,给出了测量原理、装置,同时给出了棱镜耦合法测量系统的精确理论模型.用转移矩阵方法推导出其满足的色散方程,从理论上分析了空气层厚度对测量结果的影响.用传输矩阵法进行了模拟论证,得到了模拟反射率曲线,同时模拟分析了空气间隙对测量结果的影响.
负折射率材料棱镜耦合法转移矩阵法传输矩阵法
中国计量学院太赫兹技术与应用研究所，杭州 310018
利用严格电磁理论，推导出了适用于负折射率介质材料光波导的转移矩阵，分析讨论了转移矩阵的性质和应用．利用转移矩阵方法，推导出导波层为负折射率介质材料、覆盖层和衬底为右手材料的三层对称介质光波导的本征色散方程．用图解法研究了负折射率介质波导中TE波的异常色散特性．在负折射材料介质波导中没有零阶模，最低阶为1阶模，并且有截止频率，只有波导参量满足一定条件的时候才会存在，导模的横向波数可以为实数和纯虚数，而正折射率介质波导导模的横向波数只能为实数．
导波光学 负折射率介质 平板波导 转移矩阵法 Guided-wave optics Negative-refractive-index material Slab waveguide Transfer matrix method
1 南昌大学 材料科学与工程学院，南昌 330047
2 南昌大学 近代物理研究所，南昌 330047
介绍了负折射率现象及其优良的光学性能，并从麦克斯韦方程出发推导了正负折射率介质薄层的转移矩阵，经模拟计算发现：正负折射率交替的一维光子晶体有很宽的光子禁带和狭窄的透带，而且无论是TE波还是TM波在中心波长光学特性几乎都不受角度的影响，可用作宽带全方位反射镜，可望在在光路集成、光通信领域得到广泛地应用。
负折射率介质 转移矩阵法 光子禁带 光子晶体 transfer matrix NIM forbidden band photonic crystal
