有限元-人工透射邊界法的研究及其在光學中應用.pdf

1、本文將有限元與地震學中處理邊界問題的透射邊界結(jié)合形成有限元-人工透射邊界法。由于人工邊界是虛擬的，所以入射波能夠毫無反射地穿過此邊界，這樣就有效地消除了邊界上所形成的反射波對計算結(jié)果的影響，從而能夠更精確的計算光場、聲場等的分布。在此就將這種方法應用于光波導、聲光可調(diào)諧濾波器、波散射等問題的研究計算。進一步說明該方法在這些方面的實用性。 首先，對Y分叉光波導的研究。光波導是光集成的核心，大部分集成光學器件，如光調(diào)制器、光開關(guān)、光

2、功率分配器、光耦合器、波分復用器、光濾波器、偏振分束器、微透鏡等等，都是以光波導為基礎(chǔ)的。這樣一來，各種各樣的光集成結(jié)構(gòu)，就都圍繞光波導而展開。而分叉波導又是集成光學中重要光學器件之一，因此進行分叉光波導的設計及計算就顯得非常之重要。本文就用我們所提出的方法對其進行了設計及計算，得到其傳輸功率52.8％，并與其他文獻很好的吻合，說明該方法在光波導方面的實用性。 其次，用于聲光可調(diào)諧濾波器的旁瓣抑制計算。聲光可調(diào)諧濾波器具有可調(diào)范

3、圍寬、調(diào)諧速度快、多波長同時濾波，因此在光通訊和光網(wǎng)絡的實現(xiàn)方面占有重要的地位。然而旁瓣的大小直接影響著它的性能的優(yōu)劣，故抑制旁瓣就顯得非常之重要。根據(jù)改變聲波導寬度的加權(quán)方式可以抑制旁瓣，設計了兩種結(jié)構(gòu)，一種是余弦函數(shù)的加權(quán)，一種是高斯函數(shù)的加權(quán)。并計算出它們相應的模轉(zhuǎn)換效率的相應曲線。結(jié)果表明具有高斯函數(shù)的權(quán)重耦合的濾波器的響應效率更高。 最后，應用于散射問題的研究，并給出不同散射體所形成的散射場分布圖，進而說明該方法可以有