Электродинамический анализ неоднородностей в диэлектрических волноводах

• Автор: Ячменов, Алексей Александрович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 179 с.

СОДЕРЖАНИЕ

Перечень условных сокращений
Введение
Глава 1. Обзор литературы и анализ методов электродинамического анализа распространения электромагнитных волн в неоднородных диэлектрических волноводах
1.1. Применение дифракционных решеток
1.1.1. Применение дифракционных решеток в интегральной оптике
1.1.2. Применение волоконных брэгговских решеток
1.2. Обзор методов электродинамического анализа распространения электромагнитных волн в неоднородных планарных и цилиндрических диэлектрических волноводах
1.2.1. Прямые численные методы
1.2.2. Полуаналитические методы
1.2.3. Приближенные и комбинированные методы
1.2.4. Методы электродинамического анализа Ьапб§ар структур 42 Выводы
Глава 2. Электродинамический анализ неоднородностей в многослойных планарных диэлектрических волноводах
2.1. Интегральные уравнения и их решение для планарных структур с металлической решеткой на диэлектрическом волноводе
2.2. Функция Грина для многослойной планарной периодической структуры
2.3. Исследования внутренней сходимости решения для планарного диэлектрического волновода с металлической дифракционной решеткой

2.4. Интегральные уравнения и их решение для планарных структур с диэлектрической дифракционной решеткой
2.4.1. Решение интегральных уравнений для Н-волны
2.4.2. Решение интегральных уравнений для Е-волны
2.5. Исследование внутренней сходимости решения для планарного диэлектрического волновода с диэлектрической дифракционной решеткой
2.6. Приближенное решение интегральных уравнений методом импедансных граничных условий
2.7. Исследование внутренней сходимости решения для метода импедансных граничных условий
Выводы
Глава 3. Электродинамический анализ неоднородностей в многослойных цилиндрических диэлектрических волноводах
3.1. Функция Грина для периодической цилиндрической структуры
3.2. Сведение задачи к решению интегральных уравнений
3.3. Решение интегральных уравнений
3.4. Результаты численного моделирования для осесимметричных

3.4.1. Сравнение результатов, полученных строгим и приближенным методами
3.4.2. Исследования внутренней сходимости решения
3.5. Результаты численного моделирования для осенесимметричных

Выводы
Глава 4. Практическое использование разработанных методов и анализ полученных результатов
4.1. Исследования планарного диэлектрического волновода с
металлодиэлектрическими включениями

4.2. Исследование диэлектрических включений в планарный диэлектрический волновод
4.3. Исследование диэлектрических включений в цилиндрические диэлектрические волноводы
Выводы
Заключение
Литература

Анализ ГУ для идеально согласованных слоев в сочетании с полновекторным методом распространения луча, основанном на схеме с конечными элементами, для трехмерных анизотропных ОВ предложен в [93]. Краевые элементы, основанные на линейно-тангенциальных и квадратичных нормальных векторных базисных функциях, используются для поперечных компонентов поля. Обоснованность и действенность данного подхода подтверждена результатами расчета распространения гауссовского пучка в оптическом ЫЫЬОз волноводе. В [94] полновекторный трехмерный метод распространения пучка основанный на использовании МКЭ, используется для анализа генерации второй гармоники в устройствах с периодическими доменно-инвертированными трехмерными волноводами при условии полного согласования фаз.
Определение комплексной постоянной распространения и распределения поля в общем случае оптического диэлектрического волновода, а также в волноводе без потерь и с потерями, с использованием МКЭ, показано в [95]. Рассчитаны направляемые и излучаемые моды волновода. Для ратификации точности и действенности метода представлены результаты расчета различных вариантов трехмерных волноводных структур. Кроме того, представлена модель устройства фильтрации мод высшего порядка на базе трехмерного оптического волновода.
Использование полновекторного метода распространения луча с применением схемы с конечными элементами для определения всех компонентов медленно изменяющихся электрических полей при анализе трехмерных нелинейных оптических волноводов представлено в [96]. Полученные с помощью данного подхода результаты могут непосредственно использоваться для оценки распределения нелинейного коэффициента преломления. Для устранения нефизических ложных решений предложены гибридные элементы ребро/узел и используются ГУ для анизотропных абсолютно согласованных слоев.