光纤中的电磁对偶变换与导波的模式分析摘要.PDFVIP

第 卷 第 期 年 月 物 理 学 报 # $$ !##$ $$ ， ， ， ?@ # =? $$ =?ABCDBE !##$ （ ） $###4)!*#1!##$1# $$ 1!$5*4#0 6786 9,:;76 ;=76 !##$ 7FGH 9FIJ ;?K 光纤中的电磁对偶变换与导波的模式分析 余寿绵 （山东大学物理系，济南 !#$## ） 余 恬 （山东大学电子工程系，济南 !#$## ） （ 年 月 日收到； 年 月 日收到修改稿） !##$ % $$ !##$ !$ 讨论了麦克斯韦方程在各向同性均匀电介质中的电磁对偶变换不变性，定义了电磁混合比，求出了对偶场的 充要条件 把上述不变性和充要条件应用于阶跃光纤，分析其导波模式，证明在非轴对称情况下，阶跃光纤中不存 在具有色散的受导简正模 存在的解只有临界折射模（ 时的特解）求出了它的分立频谱 受导简正模只存 ! ’ !! 在于轴对称情况中 以上结论与实验事实不矛盾，并由此解释了基模的特性 关键词：光纤光学， 光波导， 电磁对偶变换， 受导波 ： ， ， ， !## %!($ #)# #!## %!*# 然与经典场论相违背 $ 引 言 本文在研究充流体钻井中的声波传播时，曾发 ［，］ 0 现临界折射波有特征频率 ，由此猜想光纤中的基 本文所讨论的导波是指无径向辐射的沿着光纤 模可能也是一种临界折射模 为了证实这种猜想， 方向传播的各类波型，包括受导简正模和临界折 本文将重新考察阶跃光纤的光纤方程组及其解 下 射模 面将从麦克斯韦（以下简称麦氏）方程的电磁对偶变 关于受导波的模式，经过数十年大量的理论研 换开始 ［— ］ $ ) 究工作 ，已有定论 但作者在学习光纤问题的 过程中，发现当把理论与实践做比较时，有些问题似