钛扩散铌酸锉条形光波导的导模 (1990年)

钛扩散铌酸锉条形光波导的导模是集成光学领域的重要研究课题，尤其在电光调制器、光开关等集成光学器件的设计与制造中占有举足轻重的地位。由于这些器件通常依赖于单模条形光波导的性能，因此研究和控制单模工艺条件显得格外重要。本文采用了加权余量法来求解钛扩散铌酸锂条形光波导的传播常数，并提供了截止频率、高宽比、扩散深度等参数的计算公式与曲线，为实现单模条形光波导的工艺条件提供了理论依据。 钛扩散铌酸锉（LiNbO3）是一种广泛应用于集成光学领域的非线性光学材料。在光波导中，光波导的结构和材料决定了光波的传播特性，例如波导的模式分布、传播常数和截止条件等。对于单模光波导而言，其尺寸和折射率分布必须满足特定的条件，以确保光波仅以单一模式传播，这对于提高光波导器件的性能至关重要。 钛扩散技术是一种常用于制造光波导的方法，通过在铌酸锉晶体内扩散钛原子，形成折射率较高的光波导核心。钛扩散过程的深度、宽度和形状控制，直接决定了光波导的性能。在本文中，作者对钛扩散铌酸锉条形光波导进行了深入的研究，提出了加权余量法作为求解光波导传播特性的新方法，并与其它已有的方法进行了比较。 加权余量法（WRM）是一种数学计算技术，通过选取适当的权函数来近似求解偏微分方程。在本文的研究中，WRM被应用于求解钛扩散铌酸锉条形光波导的场分布问题。通过对不同方法计算结果的比较，显示WRM在近截止区具有较高的精度。同时，通过WRM得到的扩散曲线，可以更好地理解光波导的传播特性，为控制和优化单模工艺条件提供了重要的理论支持。 本文定义了归一化参数V1和V2，这些参数与光波导的几何尺寸和折射率分布有关，是判断波导是否为单模工作的关键参数。通过精确计算这些参数，可以确定波导的截止条件和工作带宽，从而保证光波导仅支持一个模式的传播。 对于钛扩散铌酸锉条形光波导的工艺条件，文中还提出了具体的理论公式，以及相应的计算曲线。这些理论公式和曲线为光波导设计者提供了便利，使得在设计和制造过程中能够有效地控制波导的尺寸和折射率分布，确保实现所需的单模工作条件。 通过这项研究，作者不仅推广了WRM在求解光波导问题中的应用，还为集成光学器件的精确设计和制造提供了强有力的理论工具。这项工作的深入探讨，进一步加深了人们对钛扩散铌酸锉条形光波导导模特性的理解，对于相关器件的生产和应用具有重要的理论和实践指导意义。