槽波导模式求解及偏振特性研究

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1、学号：S13010025硕士学位论文槽波导模式求解及偏振特性研究研究生姓名：刘耀学科、专业：光学二○一六年三月分类号：密级：UDC：编号：槽波导模式求解及偏振特性研究ResearchonModeSolutionsandPolarizationPropertiesofSlotWaveguides学位授予单位及代码：长春理工大学（10186）工程领域名称及代码：光学（070207）研究方向：导波光学申请学位级别：硕士指导教师：孔梅研究生：刘耀论文起止时间：2013.11—2015.12长春理工大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的硕士学位论文，《槽波导模式

2、求解及偏振特性研究》是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：年月日长春理工大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解“长春理工大学硕士、博士学位论文版权使用规定”，同意长春理工大学保留并向中国科学信息研究所、中国优秀博硕士学位论文全文数据库和CNKI系列数据库及其它国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅

3、。本人授权长春理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。作者签名：年月日导师签名：年月日摘要槽波导以其独特的导光原理和传输特性在非线性光学、微纳光传感、功能光子学器件等领域都有重要应用潜力。本文首先全面求解了平板槽波导中的TM模式，表明槽波导中的模式可分为cos、cosh、sin和sinh四种类型，给出了各种模式的场解、本征值方程和截止条件，对各种模式特性进行了分析。然后，数值求解了不同材料折射率关系下，三维条形槽波导中的模式，表明其模式类型和特点与二维槽波导类似。计算分析了条形槽波导的

4、双折射特性，给出了波导结构参数对TE和TM模式有效折射率的影响规律。设计了利用两个槽波导耦合实现的偏振不相关耦合器，利用一个实心波导和一个槽波导耦合实现了偏振相关的耦合器。最后，构建了谐振波长为1.55μm，只有TE模谐振的槽波导环形谐振器。本文工作为槽波导、槽波导耦合器及槽波导环形谐振器的设计和应用提供了模式理论基础、双折射特性规律以及有参考价值的设计实例。关键词：槽波导模式偏振特性槽波导耦合器槽波导环形谐振器IABSTRACTBecauseofitsuniquewave-guidingprincipleandtransmissioncharacteristi

5、cs,theslotwaveguidehassignificantapplicationpotentialsinnonlinearoptics,micro-nanoopticalsensing,functionalphotonicdevices,etc.Firstly,weanalyticallysolvedtheguidedtransversemagneticmodesofsymmetricalplanarslotwaveguidesandshowedthattherewerefourpossibletypesofmodesinslotwaveguidesin

6、cludingcos-,cosh-,sin-andsinh-modes.Themodalfieldsolutions,characteristicequationsandcutoffconditionswereprovidedforeverytype.Secondly,wenumericallysolvedthemodesinstripslotwaveguidesofdifferentrefractiveindexrelations.Weshownthattheirmodaltypesandcharacteristicsaresimilartothoseofpl

7、anarslotwaveguides.Thenthebirefringencecharacteristicsofstripslotwaveguidesarecalculated,andtheeffectofthewaveguidestructuralparametersontheeffectiverefractiveindexesofTEandTMmodesisprovided.Wedesignedapolarization-independentcouplerbytwoslotwaveguidesandapolarization-dependentcouple

8、rusingastrip