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光波导中模式理解-2

时间:2023-10-31 19:14:07浏览次数:38  
标签:偏振 模式 polarization 理解 fraction 波导 TE TM

光波导中模式理解-2(含脚本实例)

参考文献

[1] H. Wenzel, P. Crump, J. Fricke, P. Ressel and G. Erbert, "Suppression of Higher-Order Lateral Modes in Broad-Area Diode Lasers by Resonant Anti-Guiding," in IEEE Journal of Quantum Electronics, vol. 49, no. 12, pp. 1102-1108, Dec. 2013, doi: 10.1109/JQE.2013.2288002.

[2] X. Zhao, S. Zeng, Y. Zhu, Y. Wu and L. Zhu, "High Power Single Mode Triple-Ridge Waveguide Semiconductor Laser," 2020 Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO), San Jose, CA, USA, 2020, pp. 1-2.

 摘要

本文主要对2个仿真参数(1)TE polarization fraction Ex和(2)waveguide TE/TM fraction (%)进行物理理解。理论参考FDE solver analysis window 中的Mode List—— https://optics.ansys.com/hc/en-us/articles/360034396734。并给出筛选TE模偏振的脚本实例。

(Para1)TE polarization Fraction

 

TE偏振的定义通常用于集成光学中,对于光纤同样可以使用这一定义判别模式的偏振。

假设轴向方向(传播方向)是z轴,那么TE polarization fraction Ex定义为

其中|Ex|2+|Ey|2=|E|||2是指模式横截面的光强(横向光强)。在描述光在波导中传输时,使用“纵向”描述沿波导的轴向,也就是传播方向;“横向”指波导的横截面。电场E的平方表示光强[1]

在此定义下,如果TE polarization fraction Ex=100%,那么这个模式就是完全TE偏振pure TE-polarized。相反,如果TE polarization fraction Ex=0%,那么这个模式就是完全TM偏振 pure TM-polarized。请注意,存在准偏振的模式quasi-polarized modes,这类模式不会在某个方向上完全偏振。

(Para2)Waveguide TE/TM Fraction

 

TE/TM分量指的是电场或磁场E/H field在传播方向上的分量,它等于积分横向场强transverse field 除以积分总场强:

其中,E⊥和 H⊥指的是传播方向上的分量,A||是模式横截面的积分区域。

TE模指传播方向上没有电场,TM模指传播方向上没有磁场。TEM模指传播方向上没有电场也没有磁场(TE/TM fraction=100%/100%)。平面波一定是TEM模式,TEM模不一定是平面波。在波导中几乎没有TEM模式。

TE是指电场在平面内,垂直于面内的方向是z。TM是指磁场在平面内。

实例-判断脊波导中的TE模式及脚本代码

参考文献[2],只考虑TE偏正模式,即筛选TE polarization fraction Ex=100%的模式。

select("::model::FDE::data");

addanalysisresult("neff1");

addanalysisresult("neff2");

addanalysisresult("neff3");

 

#filter TE polarization fraction>0.9

n=3; #the raws of the matrix.

M = matrix(1,n);

i=1;

flag = getdata('mode1','TE polarization fraction');

if (flag>0.9) {#如果是TE偏振,依次将neff填入矩阵M;如果不是TE偏振,则什么都不做,矩阵元素仍然是0。

    M(i)=real(getdata('mode1','neff'));

   i=i+1 ;  }

if (M(n)!=0) {  

    neff1=M(1);

    neff2=M(2);

    neff3=M(3);

    break; }#如果矩阵最后一个元素不是0,说明矩阵填完了,赋值M中的元素,跳出程序。

else {flag = getdata('mode2','TE polarization fraction');}

#否则,如果矩阵最后一个元素是0,还要继续填充矩阵,判断下一个模式。

 

#---copy and modify the mode order---#

if (flag>0.9) {

    M(i)=real(getdata('mode2','neff'));

   i=i+1 ;  }

if (M(n)!=0) {  

    neff1=M(1);

    neff2=M(2);

    neff3=M(3);

    break; }

else {flag = getdata('mode3','TE polarization fraction');}

#------#

 

标签:偏振,模式,polarization,理解,fraction,波导,TE,TM
From: https://www.cnblogs.com/zzytech/p/17801025.html

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