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文檔簡介
1、最近幾年,微腔在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域和實用領(lǐng)域都吸引了很多研究者的注意。它為微腔光力學、非線性光學以及腔量子電動力學等基礎(chǔ)科學的研究提供了一個很好的平臺。同時,它在其他方面也有各種應(yīng)用,例如低閾值激光器、高靈敏度傳感器等。得益于加工技術(shù)的不斷發(fā)展,具有高品質(zhì)因子的回音壁模式已經(jīng)在各種形狀的旋轉(zhuǎn)對稱微腔中得以實現(xiàn),例如微盤腔、微球腔、微環(huán)腔、微環(huán)芯腔等。不僅從實驗數(shù)據(jù)分析角度還是從光子器件設(shè)計領(lǐng)域來看,微腔中回音壁模式的性質(zhì)都急需研究清楚。目前有
2、很多方法可以用來求解微腔回音壁模式,例如時域有限差分法、有限元法以及邊界元法。但時域有限差分法與有限元法需要將 Maxwell方程組沿旋轉(zhuǎn)對稱微腔的軸向進行離散化處理,運算量很大;而邊界元法多用來分析二維變形腔的回音壁模式。
基于嚴格耦合波分析法發(fā)展出來的非周期傅里葉模式法已初步用于旋轉(zhuǎn)對稱微腔回音壁模式的全矢量數(shù)值求解。Armaroli等人通過引入完美匹配吸收邊界,將電磁場沿軸向展開為傅里葉級數(shù),在徑向表達為Bessel函數(shù)
3、的本征模式;Bucci等人在徑向和軸向同時設(shè)置完美匹配吸收邊界,把回音壁模式表達為沿角向傳播的波導模式,并將波導模式的電磁場展開成徑向和軸向坐標的雙重傅里葉級數(shù)。
本文提出了一種基于非周期傅里葉模式法的旋轉(zhuǎn)對稱微腔回音壁模式的全矢量求解算法。該算法能高效率、精確地計算旋轉(zhuǎn)對稱微腔回音壁模式的諧振波長、品質(zhì)因子以及電磁場分布。通過沿徑向引入完美匹配吸收邊界,能夠?qū)㈦姶艌鲅貜较蛘归_為傅里葉級數(shù),沿軸向解析地表達為本征波導模式。該本
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