基于有限元方法的平板波導場模分析.pdf

1、介質光波導是在光波導器件和集成光路中用以限制和傳播光的元件，它包括具有圓形截面的波導（光纖）以及平板波導、條形波導等。研究光波導通常以光的電磁場理論和介質光學特性的理論為基礎，由支配光波導現(xiàn)象的麥克斯韋方程組及其邊值條件，推導作為光波導波動理論基礎的波動方程。 由于結構和參數(shù)復雜，除有限的幾種結構和折射率分布，光波導具有嚴格的精確解之外，絕大多數(shù)非均勻波導沒有精確解，只能用近似法和數(shù)值法求解。近似方法中，光線近似和WKB近似具有

2、物理圖像清晰、分析簡單的特點，因而獲得了廣泛的應用。但它們只適用于變化緩慢的折射率分布和波導中遠離截止的模式。 有限元方法是波導光學模式求解的重要方法之一。有限元方法中全域被離散成多個小單元，因此問題的求解被近似成在每個單元中的求解。有限元方法適用于結構復雜的或有任意折射率分布的光波導模式分析，是當今工程分析中獲得最廣泛應用的數(shù)值計算方法。 本論文的工作是用基于變分原理的有限元方法把對光波導中的波動方程的求解轉化為對相應