二維FDTD集成光波導模擬及子域合成法研究.pdf

1、集成光學近年來取得了突飛猛進的發(fā)展，并越來越廣泛地應用于光通訊為主的多個領域。光波導作為集成光學的主要組成部分，其局部性能指標直接決定了集成光學整體器件的性能。在介質(zhì)吸收可忽略的情況下，光的傳播損耗是與光波導結(jié)構(gòu)直接相關的。由于光波導幾何結(jié)構(gòu)及材料選擇方面涉及參數(shù)比較多，實際制造時工藝復雜，小批量生產(chǎn)成本極高，因此不可能采用制造成品后再測量其實際各項性能指標的方法優(yōu)化，而必須依靠計算機仿真完成初步優(yōu)化設計。本文就軟件仿真方面進行分析和討

2、論，介紹使用的算法及建模相關事宜。 時域有限差分法(Finite-DifferenceTime-DomainMethod)是近年來發(fā)展極快的一種電磁場計算方法，已在電磁輻射、散射、天線、微波與毫米波技術、光電子學等領域得到廣泛的應用。本文介紹了FDTD方法的基本理論，包括建模，邊界條件，激勵源等等。并采用二維時域有限差分法(2D-FDTD)編寫FORTRAN程序，對點源在自由空間的輻射，平行介質(zhì)波導方向耦合器和四分之一圓弧彎曲波

3、導進行了仿真分析，分析了仿真圖樣的光強分布，給出了其中一些影響參數(shù)。 本文還提出了一種新的建模方法：子域合成法。該方法為具有特定形狀的仿真對象量體裁衣，用一系列矩形子區(qū)域?qū)⑵溥m當覆蓋，然后在組合而成的多邊形FDTD區(qū)域邊界相應設置多個吸收邊界與吸收角點，從而構(gòu)成由多子域合成的計算域。將子域合成法應用于光波導的計算機仿真中，并對彎曲波導進行了數(shù)值模擬以考查其損耗狀況。結(jié)果顯示該方法可以有效節(jié)省硬件資源與計算時間，對于提高FDTD較