Применение теории связанных волн
для анализа наклонных отражателей в оптических волноводах [1]
,
В работе предлагается и исследуется новый подход для анализа прохождения и рассеяния волноводной ТЕ моды через наклонный отражатель, расположенный в оптическом микро-волноводе (см. Рис.1). Отражение неоднородного оптического пучка от наклонного отражателя впервые выполнено полуаналитически по теории связанных мод с учетом взаимосвязи и трансформации энергии между всеми волнами дискретного и непрерывного спектра оптического 2D-волновода (четными и нечетными направляемыми, излучательными и нераспространяющи-мися). Путем введения дополнительных аналитических функций удалось преобразовать систему бесконечных интегро-дифференциальных уравнений связанных волн в малоразмерную алгебраи-ческую линейную систему и выразить главную часть общего решения через линейную комбина-цию введенных функций. Результаты расчета прохождения света через наклонный отражатель в виде тонкого (10-500 нм) однородного полоска, полученные нашим методом и методом конечных разностей во временной области (FDTD) помощью коммерческого пакета FullWAVE, RSoft Design Group Inc, находятся в отличном количественном соответствии. В отличие от FDTD наш метод имеет значительно (на один-два порядка) более высокую производительность и точность вычислений. Предложен и продемонстрирован уникальный численно-аналитический алгоритм расчета сложных оптических элементов с наклонным отражением пучка (включая принципиально важный случай очень малых значений коэффициентов отражения от одиночного наноотражателя), не имеющий пока аналогов по эффективности, точности и быстродействию.
Работа выполнена при поддержке инновационного гранта РФФИ № -офи_а.
а) б)
Рис. 1. Расчет полей в волноводе с наклонным отражателем для случая метода теории связанных мод (а) и метода FDTD (б). На нижней части Рис.1б приведены данные мониторов FDTD (см. узкие длинные полоски вдоль осей X и Z), которые измеряют переносимую энергию падающих, прошедших и отраженных (вверх и назад) волн.
Список цикла работ
1. , , "Применение теории связанных волн для анализа наклонных отражателей в оптических волноводах", Квантовая электроника, 2008, т.38, № 7, принята к печати.
