有限元-人工透射邊界法的研究及其在光學(xué)中應(yīng)用.pdf

1、本文將有限元與地震學(xué)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(jì)算結(jié)果的影響，從而能夠更精確的計(jì)算光場、聲場等的分布。在此就將這種方法應(yīng)用于光波導(dǎo)、聲光可調(diào)諧濾波器、波散射等問題的研究計(jì)算。進(jìn)一步說明該方法在這些方面的實(shí)用性。 首先，對Y分叉光波導(dǎo)的研究。光波導(dǎo)是光集成的核心，大部分集成光學(xué)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(fù)用器、光濾波器、偏振分束器、微透鏡等等，都是以光波導(dǎo)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(dǎo)而展開。而分叉波導(dǎo)又是集成光學(xué)中重要光學(xué)器件之一，因此進(jìn)行分叉光波導(dǎo)的設(shè)計(jì)及計(jì)算就顯得非常之重要。本文就用我們所提出的方法對其進(jìn)行了設(shè)計(jì)及計(jì)算，得到其傳輸功率52.8％，并與其他文獻(xiàn)很好的吻合，說明該方法在光波導(dǎo)方面的實(shí)用性。 其次，用于聲光可調(diào)諧濾波器的旁瓣抑制計(jì)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(shí)濾波，因此在光通訊和光網(wǎng)絡(luò)的實(shí)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(dǎo)寬度的加權(quán)方式可以抑制旁瓣，設(shè)計(jì)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(jì)算出它們相應(yīng)的模轉(zhuǎn)換效率的相應(yīng)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(yīng)效率更高。 最后，應(yīng)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(jìn)而說明該方法可以有