介质平板波导建模过程.docxVIP

介质平板波导介绍平面介质平板波导演示了任何形式的电介质波导管的原理，例如脊形波导或阶跃折射率光纤，并具有已知的解析解。该模型解决了电介质板波导的有效折射率以及领域，并比较分析结果。图1：在电介质平板波导的导模有一个已知的解析解。模型定义电介质板厚度HSLAB=1微米，折射率NCORE=1.5形成了芯波导，以及位于自由空间中ncladding= 1。光偏振在传播平面之外的波长λ=1550nm处，是完全沿着引导波导结构的轴，如图1，在这里，只有TE0模式可以传播。结构变化只在y方向上，并且它是无限的，在其他两个方向不变。解析解是通过假设发现，电场沿的方向传播变化作为Ez = E(y)exp(-i)，其中内，和在包层,由于电场和磁场必须是连续的界面，引导条件是其中KY和α满足其中和.因此能够通过牛顿 - 拉夫逊法找到解决方案，上述两个方程用于每当COMSOL Multiphysics软件检测非线性方程组时，唯一的要求被认为有足够初步猜测。该模型考虑了电介质平板波导的截面在x和y方向上是有限的。因为该领域在波导外呈指数分布，领域在一定距离可以被认为是零。这是方便的，因为假设它们被施加足够远则边界条件与y方向无关。使用数值端口的边界条件在x方向上建立在正x方向上传播的波导。这些边界条件首先要求解决本征值问题这解决了在边界的领域和传播常数问题。结果与讨论图2示出了结果。在左边的数值端口的边界条件激发了在x方向传播的模块和是完全由在右侧的数值端口所吸收的一个模式。分析和数值计算传播常量是一致的。图2：在电介质平板波导的电场。模型库路径: Wave_Optics_Module/Verification_Models/ dielectric_slab_waveguide造型说明模型向导1转到模型向导窗口。2单击2D按钮。3单击下一步。4在添加物理树中，选择光学波光学电磁波，频率域（ewfd）。5单击添加所选。6单击下一步。7查找该研究小节。在树中，选择自定义研究空研究。8单击Finish（完成）。全球释义参数1在模型构建器窗口中，右键单击全局定义和选择参数。2在参数设置窗口中，找到参数部分。3在该表中，输入以下设置：Name Expression Description lambda0 1550[nm] Wave length n_core 1.5 Refractive index,core n_claddin g 1 Refractive index, cladding h_core 1[um] Thickness, core h_claddin g 7[um] Thickness, cladding w_slab 5[um] Slab widthk_core 2*pi[rad]*n_core/lambda0 Wave number, core k_cladding 2*pi[rad]*n_cladding/lambda0 Wave number, cladding f0 c_const/lambda0 Frequency几何11在模型构建器窗口中，在模型1单击几何1。2在几何设置窗口中，找到单位部分。3从长度单位列表中，选择微米。矩形1 1右键单击模型1几何1，选择矩形。2在矩形的设置窗口中，找到尺寸段。3在宽度编辑字段中，键入w_slab。4在身高编辑字段中，键入h_core。5找到位置部分。从基础列表中，选择中心。6单击Build按钮选择。矩形21在模型构建器窗口中，右键单击几何体1 ，选择矩形。2在矩形的设置窗口中，找到尺寸段。3在宽度编辑字段中，键入w_slab 。4在身高编辑字段中，键入h_cladding 。5找到位置部分。从基础列表中，选择中心。6单击Build All按钮。7单击绘图工具栏上的最大化按钮。电磁波，频率域波被激发时在左侧的端口。端口11在模型构建器窗口中，右键单击电磁波，频域并选择端口。2选择边界1 ， 3 ，只有5 。3在端口设置窗口，找到端口属性一节。4从端口类型列表中，选择数值。5从波激励在这个端口列表中，选择开。现在，添加了出口。端口21右键单击电磁波，频域，然后选择端口。2选择边界仅8-10 （在右侧的边界）。3在端口设置窗口，找到端口属性一节。4从端口类型列表中，选择数值。材料材料11在模型构建器窗口中，模型1下右键单击材料和选择材料。2在材质的设置窗口中，找到材料的内容部分。3在该表中，输入以下设置：Property Name Value Refractive index n n_cladding4右键单击模型1材料材料1，选择重命名。5转到重命名材料对话框，并在新名称编辑字段中键入覆层。6单击OK（确定）。默认情况下，添加的第一个材料适用于所有领域。加芯材。材料2 1右键单击材料和选择材料。2只