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书书书
第
34
卷
第
5
期
光
学
学
报
Vol.34
,
No.5
2014
年
5
月
犃犆犜犃犗犘犜犐犆犃犛犐犖犐犆犃
犕犪
狔
,
2014
矩形光波导
犈
狔
00
模衍射特性分析
林晓明
李连煌
郭福源
(福建师范大学光电与信息工程学院激光与光电子技术研究所,光子技术福建省重点实验室 医学光电科学与
技术教育部重点实验室,福建 福州
350007
)
摘要
基于
Marcatili
近似 理论,给出 了一种 矩形光 波导
E
狔
00
模模 场的近 似表达,根 据平面 波角谱 理论,推导 出了矩
形光波导
E
狔
00
模衍射场的空间频谱表达式,探讨了其
狓
轴方 向 上 的 空 间 频 谱 分 布 特 性,分 析 了 矩 形 光 波 导
E
狔
00
模 在
狓
,
狔
轴方向上的光传输因子
犕
2
,并采用方形桶桶中功 率 对 矩 形 波 导
E
狔
00
模 空 间 频 率 半 宽 度 进 行 数 值 分 析,得 到 了
由方形桶桶中功率定义的矩形光波导
E
狔
00
模空间频率半宽度随归一化频率变化的关系曲线。
关键词
物理光学;衍射;矩形光波导;空间频谱;光束传输因子;桶中功率
中图分类号
O436.1
;
TN252
文献标识码
A
犱狅犻
:
10.3788
/
犃犗犛201434.0526001
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犪狋犻狅狀犳犪犮狋狅狉狊
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狊犻犮犪犾 狅
狆
狋犻犮狊
;
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;
狉犲犮狋犪狀
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狌犾犪狉 狅
狆
狋犻犮犪犾 狑犪狏犲
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犲犮狋狉狌犿
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犫犲犪犿
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狆
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犪狋犻狅狀犳犪犮狋狅狉
;
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狅狑犲狉犻狀狋犺犲犫狌犮犽犲狋
犗犆犐犛犮狅犱犲狊
260.1960
;
230.7380
;
070.7345
收稿日期:
20131101
;收到修改稿日期:
20131210
基金项目:福建省教育厅重点项目(
JK2012007
)
作者简介:林晓明(
1988
—),男,硕士研究生,主要从事电磁场理论方面的研究。
Email
:
linxmf
j
sd
@
163.com
导师简介:郭福源(
1965
—),男,博士,教授,主要从事光波导理论和光束传输理论及其应用等方面的研究。
Email
:
g
uof
y
@
f
j
nu.edu.cn
(通信联系人)
1
引
言
矩形光波导 是 制 作 定 向 耦 合 器
[
1-2
]
、阵 列 波 导
光栅
[
3
]
和凹 面 刻 蚀 光 栅
[
4
]
等 光 波 导 器 件 的 基 本 元
件。
1969
年,
Marcatili
[
1
]
在 导 模 远 离 截 止 的 条 件
下,指出矩形光波导
4
个与 芯 层顶 角 相邻 的 包层 区
内光波能量很小,将其 忽 略而 带 来的 芯 层模 场 的计
算误差很小,给出了 矩形 光 波导 芯 层和
4
个与 芯 层
边长相邻包层区的 模 场表 达,并将 矩 形光 波 导的 模
场分解为
E
狓
犿狀
模 和
E
狔
犿狀
模。 文 献 [
2
]基 于
Marcatili
近似理论
[
1
]
对矩形 光 波 导 定 向 耦 合 器
E
狓
犿狀
模 和
E
狔
犿狀
模的耦合系数进行了分析。
模场分布高斯近似常被用于计算分析矩形光波
导与 光 纤 的 端 面 耦 合 特 性
[
5-7
]
。 文 献 [
6
]基 于
Marcatili
近似理论,在弱导 近似 条 件下 给 出了 方 形
光波导基模模场的 近 似表 达 式,并在 模场 分 布高 斯
近似下分析了方形光波导与光纤的端面耦合特性。
E
狔
00
模 是 矩 形 光 波 导 基 模 之 一,本 文 根 据
Marcatili
近似理 论,参 照 文 献 [
6
]对 方 形 光 波 导 基
05260011
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