中国科学E辑
中國科學E輯
중국과학E집
SCIENCE IN CHINA (SERIES E)
2006年
12期
1456-1471
,共16页
肖金标%刘旭%蔡纯%樊鹤红%孙小菡
肖金標%劉旭%蔡純%樊鶴紅%孫小菡
초금표%류욱%채순%번학홍%손소함
光波导%全矢量本征模%束传播法%有限差分%光子集成回路
光波導%全矢量本徵模%束傳播法%有限差分%光子集成迴路
광파도%전시량본정모%속전파법%유한차분%광자집성회로
提出了一种改进的三维全矢量有限差分虚位移束传播法,用以分析光波导承载的全矢量本征模.在纵向(z向)离散上,第一个子步采用半矢量公式,而第二个子步采用全矢量公式,但交叉项双倍计算.每个横向电场分量在两个子步中的次序交换,交叉项用隐式形式表示,计算效率高且稳定.在横向(x和y向)离散上,基于多项式插值法,建立了一种统一的差分格式,考虑了电场法向分量在芯包分界处的不连续性,可应用于均匀和非均匀网格,差分系数引入了更多邻近节点的折射率分布,且交叉项采用六点差分格式,计算精度高,程序通用性强.首先分析了高折射率分布差的矩形、GaAs/GaAlAs双异质结脊形光波导,给出了全矢量基模及次高阶模(矩形波导)的电场分布及其归一化传播常数,揭示了全矢量本征模的混合特性,验证了该方法的有效性.接着分析了InP基InGaAsP/InGaAsP应变多量子阱脊形光波导,考虑了深刻蚀和浅刻蚀两种情形,讨论了其全矢量基模的模式特性,为设计以此为基础的光子集成回路奠定基础.
提齣瞭一種改進的三維全矢量有限差分虛位移束傳播法,用以分析光波導承載的全矢量本徵模.在縱嚮(z嚮)離散上,第一箇子步採用半矢量公式,而第二箇子步採用全矢量公式,但交扠項雙倍計算.每箇橫嚮電場分量在兩箇子步中的次序交換,交扠項用隱式形式錶示,計算效率高且穩定.在橫嚮(x和y嚮)離散上,基于多項式插值法,建立瞭一種統一的差分格式,攷慮瞭電場法嚮分量在芯包分界處的不連續性,可應用于均勻和非均勻網格,差分繫數引入瞭更多鄰近節點的摺射率分佈,且交扠項採用六點差分格式,計算精度高,程序通用性彊.首先分析瞭高摺射率分佈差的矩形、GaAs/GaAlAs雙異質結脊形光波導,給齣瞭全矢量基模及次高階模(矩形波導)的電場分佈及其歸一化傳播常數,揭示瞭全矢量本徵模的混閤特性,驗證瞭該方法的有效性.接著分析瞭InP基InGaAsP/InGaAsP應變多量子阱脊形光波導,攷慮瞭深刻蝕和淺刻蝕兩種情形,討論瞭其全矢量基模的模式特性,為設計以此為基礎的光子集成迴路奠定基礎.
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