1 中国科学院国家空间科学中心复杂航天系统电子信息技术重点实验室，北京 100190
2 中国科学院大学，北京 100049
3 中国科学院大学杭州高等研究院基础物理与数学科学学院，浙江 杭州 310024
星间超远距离传输仿真在精密激光测距任务中发挥着重要的作用。激光在星间的传输距离可达几百至百万公里量级，由于探测过程中的波前像差和衍射效应，无法直接采用经典高斯光束追迹的方法对其进行仿真。本文应用模式分解法对星间超远距离衍射传输进行仿真，通过与解析解和夫琅禾费衍射积分计算结果的对比分析以验证仿真精度，分析分解阶数、初始高斯光束腰半径与圆孔半径之比等参数对仿真精度的影响，从而为空间精密激光测距任务仿真提供一种兼顾计算精度和效率的数值模拟方法。
衍射与光栅 空间精密激光测距 衍射传输 模式分解法 超远距离 激光与光电子学进展
2022, 59(21): 2105002
长春理工大学高功率半导体激光国家重点实验室, 吉林 长春 130022
模拟了带有模式扩展层的半导体激光器，研究了中心波导层、扩展波导层和内限制层对激光器性能的影响。经过优化获得了一个条宽为50 μm，远场发散角为23°，阈值电流为117.8 mA，限制因子为2.37%的激光器。远场发散角最小可达到18°，此时阈值电流为200.9 mA。与普通结构比较，优化后的结构远场垂直发散角减小了20°左右，阈值电流并没有明显增加，模拟计算表明模式扩展层没有降低激光器的电学和温度稳定特性。
半导体激光器 模式扩展层 垂直发散角 阈值电流 中国激光
2014, 41(11): 1102004
国防科学技术大学 光电科学与工程学院， 长沙 410073
设计了一种高功率微波双波段同轴馈源，从理论分析和数值仿真两方面进行了验证。它采用同轴结构馈电，C波段的工作中心频率为4.15 GHz，利用加入轴向波纹的圆波导结构馈电；L波段的工作中心频率为1.75 GHz，利用同轴波导馈电。通过调整外筒半径的大小，可有效抑制低频段高阶模的传输，同时径向波纹结构可有效改善高频段微波的辐射特性。利用模式匹配法和组合散射矩阵理论对馈源结构进行了分析，理论计算和数值仿真结果具有良好的一致性，所设计的双波段馈源结构紧凑，副瓣电平低，E面和H面方向图等化特性良好。
高功率微波 同轴馈源 双波段 模式匹配法 模式展开法 high power microwave coaxial feed dual-band mode matching theory mode expansion theory
采用本征模展开法(EME)结合完全匹配层(PML)边界条件,研究了由TiO2和SiO2复合膜结构组成的平面光子晶体Bragg微腔的模式特性，分析了介质厚度无序对微腔模式的调制以及入射角对局域长度的影响.结果表明,若光束正入射，带边局域长度要大于禁带局域长度，随着无序度的增加光子通带的透过率逐渐降低,而禁带的透过率逐渐上升.当无序度较小时，局域长度随随机度的变化在带边和禁带内表现出相反的规律.当无序度较大时，局域长度不仅和随机度、带隙有关，还受到材料的影响；若光束斜入射，TE模的局域长度要远小于TM模对应的值，且其最小值向短波方向移动。此外，入射角和膜层数的变化都会导致局域长度的起伏.
布拉格微腔 本征模展开法 完全匹配层边界条件 厚度无序 Bragg micro-cavity Eigen-mode expansion method Perfectly matched layer absorbing boundary conditi Random thickness
分析了由Ag和Si3N4多层纳米薄膜组成的特异材料的模式特性，使用本征模展开法(EME)结合完全匹配层（PML）边界条件模拟了该结构的亚波长成像行为，在法布里-珀罗(Fabry-Perot)条件（结构的长度是半波长的整数倍）条件下，研究发现邻近系统的点源会在另一侧成实像，这种成像基于自准直而并不是负折射.研究结果证实了金属-电介质多层膜结构可以在光波段实现近场成像.
亚波长成像 自准直 金属-电介质多层膜 本征模展开法 Subwavelength imaging Sself-collimation Metallodielectric nanofilms Eigen-mode expansion method.
华中科技大学,光电子工程系,湖北,武汉,430074
介绍了渐变折射率平板波导耦合器的结构特点,并用波导理论详细分析了其工作机理及制作方法,给出了相应的设计方程.尤其是针对半导体光放大器与单模光纤耦合的问题,介绍了渐变折射率平板波导耦合器在光通信系统中的实际应用,由于渐变折射率平板波导耦合器可以有选择性地对半导体光放大器的输出模斑进行有效变换并压缩光束的束散角,因此实现了半导体光放大器到单模光纤的高效率光耦合,其光耦合损耗约为3 dB,可基本满足工程使用要求.从光学特性上,渐变折射率平板波导耦合器可以在许多领域替代柱面镜.
半导体光放大器 平板波导 光纤耦合 模斑变换 SOA Strip waveguide Fiber coupling Mode-expansion
电子科技大学,高能电子学研究所,国家863,强辐射实验室,四川,成都,610054
用波导本征模展开方法对用于高功率微波发射系统的方角锥高斯馈源口面场进行分析,提出结合馈源远场辐射特性和避免高功率击穿折衷选定相应的高斯模注腰半径,进而确定多个波导模幅值,从而为运用模匹配或耦合波理论设计高斯馈源提供依据。
高功率微波 高斯馈源 波导本征模展开 high power microwave Gaussian feed waveguide intrinsic mode expansion
东南大学毫米波国家重点实验室,江苏 南京 210096
基于区域分裂法(DDM)结合频域有限差分(FDFD)和波导模式展开求解矩形波导不连续性问题.在矩形波导的规则部分用解析的方法把电磁场用波导模式展开,不规则部分用FDFD方法建立关于各离散点电磁场值的方程,各个相邻的子区域间用Depres传输条件连接,通过迭代得到整个区域的解.计算了几个波导不连续性问题的散射参数,结果和其它方法结果吻合较好,证明了该算法的正确性.
区域分裂法 频域有限差分 模式展开 矩形波导 散射参数. DDM FDFD mode expansion rectangular waveguide scattering parameter.
中国科学院安徽光学精密机械研究所,合肥,230031
本文利用一维自由空间模展开法计算了射频板条CO2激光器中金属板条波导的耦合损耗。发现波导耦合损耗与激光器谐振腔镜的配置方式密切相关,经分析找到一种可以获得最小耦合损耗的设计方案。
金属板条波导 耦合损耗 一维光模展开 metal slab waveguide coupling-loss free-space-mode expansion
