基于Matlab的多层平板光波导的模拟计算.pdfVIP

Modern science 科苑论坛 KE YUAN LUN TAN 基于Matlab的多层平板光波导的模拟计算 ◎徐登1 庄小红2 （常州机电职业技术学院 江苏常州 213164） 摘要：本文采用传输矩阵法结合Matlab （一）麦克斯韦方程和TE场解 对多层平板光波导进行了计算模拟，获得了 麦克斯韦方程[5]在各向异性媒质中的时 波导所支持的TE、TM模的传播方程。并以5层 谐场表示如下： ( ) 耦合平板光波导为例，计算了奇次和偶次和 (11) (1a) 偶次模的模场分布，并用Matlab模拟了导波 其中， ， ， 层厚度和导波层能量效率的关系，理论计算 (1b) 和 分别是衬底和包层在y方向上的复折射 所得的导波层能量效率最优化厚度与实际参 其中，ε0是自由空间介电常数，ω是角 率。将方程（10），（11）和（8）联立，则 数一致，在实际设计和制备光波导领域具有 频率， 为介电常数张量有以下形式： 可以得到TE模的传播方程： 一定的参考和指导作用。 关键词：Matlab；多层平板光波导；模 方程 的零点即对应了传播常数 。 拟计算 (2) （三）传输矩阵和TM模的传播方程 随着集成光电子技术的发展，诸多具 对于第i层沿 方向传播的TE模，其非 同样，我们对于TM模也可以建立如下方 有不同结构、功能各异的光波导器件应运而 零电场和磁场表示如下： 程： 生。而在光信号的传输中，找一种可靠的传 (3a) 输光路很重要，他将光限制在一定的路径中 (3b) (13) 向前传播，减小了光的耗散，便于光的耦 其中， ， ， 是x，y，z方向的单位向 合、调制等，为光学系统的固体化、小型 量， 是合成传播常数， 、 分