基于时域有限差分法的光导特性模拟

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1、毕业设计中文题目基于时域有限差分法的光导特性模拟英文题目Simulationofphotoconductivepropertiesbasedonfinite-differencetime-domainmethod院系：光电与通信工程学院年级专业：13级光信息科学与技术姓名：刘雄学号：1333012124指导教师：孙栋职称：讲师2017年5月18日毕业设计（论文）诚信声明书本人郑重声明：在毕业设计（论文）工作中严格遵守学校有关规定，恪守学术规范；我所提交的毕业设计（论文）是本人在孙栋指导教师的指导下独立研究、撰写的成果，设计（论文）中所引用他人的文字、研究成

2、果，均已在设计（论文）中加以说明；在本人的毕业设计（论文）中未剽窃、抄袭他人的学术观点、思想和成果，未篡改实验数据。本设计（论文）和资料若有不实之处，本人愿承担一切相关责任。学生签名：2017年5月18日基于时域有限差分法的光导特性模拟【内容摘要】：本文先是介绍了光波导的结构和制作方法，再介绍了基本原理。然后介绍了时域有限差分法的发展历史及其它在研究领域中的应用，以及它的基本原理。最后利用meep软件对模型进行编程和光导特性的模拟。【关键词】：时域有限差分法，FDTD，光波导特性，光波导Simulationofphotoconductiveproperti

3、esbasedonfinite-differencetime-domainmethod【Abstract】:Thispaperintroducesthestructureandfabricationmethodofopticalwaveguide,andthenintroducesthebasicprinciple.Thenitintroducesthedevelopmenthistoryoftime-domainfinitedifferencemethodanditsapplicationinotherresearchfields,anditsbasic

4、principle.Finally,Iusemeepsoftwaretoprogramthemodelandsimulatethecharacteristicsoflightguide.【Keywords】:finitedifferencetimedomainmethod,FDTD,Opticalwaveguidecharacteristics，opticalwaveguide目录第一章光波导概述11.1光波导的类型与制备方法11.2光波导基本原理21.2.1线光学理论21.2.2波动光学理论41.3光波导损耗61.3.1光波导的传输损耗61.3.2光波导

5、传输损耗产生原因61.3.3光波导的弯曲损耗7第二章时域有限差分法概述92.1时域有限差分法的历史与发展92.2时域有限差分法的应用92.2.1时域有限差分法在探地雷达的应用102.2.2时域有限差分法在超声波声场中的应用102.2.3时域有限差分法在液晶光学中的应用102.2.4时域有限差分法在点衍射中的应用112.2.5时域有限差分法在色散周期结构中的应用112.2.6时域有限差分法在光波导中的研究进展112.3时域有限差分法的基本方程122.3.1中心差商近似122.3.2Maxwell旋度方程122.3.3时域有限差分方程132.3.4FDTD程序

6、流程162.4数值稳定性条件16第三章模拟结果与分析173.1光波导的损耗模拟173.2集成光路中光波导的抗干扰能力模拟183.3集成光路中的光信号分路传输模拟183.4两条非接触光波导之间的信号传输模拟18总结：19致谢20参考文献:21引言光波导器件是集成光路的重要组成部分，在通信领域中有着十分重要的应用前景。它包括无源光波导器件和有源光波导器件，其中无源光波导器件有耦合器、连接器、隔离器、环形器、光波分复用器件以及光开关等；有源光波导器件主要包括波导激光器、频率转换器、光调制器、光探测器、光放大器等。因为波导腔内有很高的光密度，所以波导激光器激光泵浦

7、阈值会更低、非线性响应速度会更快。由于光波导器件有着种种优点，因此它在集成光路中获得了广泛应用。本文结构安排为：第一章介绍光波导的几种类型及其制作方法，以及光波导的基本原理和几种损耗原因；第二章介绍时域有限差分法的历史发展，应用，基本原理和数值稳定性条件；第三章则为使用时域有限差分法进行光波导特性的模拟结果和分析；最后则为总结和致谢。第一章光波导概述人们对光波导的研究始于对圆柱介质的研究。迄今为止，虽然已经有一百多年历史了，但直到“集成光学”概念的提出才使得导波光学成为了一门独立的学科。光波导和集成光学也成为了研究者们的研究热点。后来，由于微波工程、光刻和

8、薄膜生长等技术在波导制备中的引入，使得导波光学得到了更进一步的发展