金屬方形波導(dǎo)和正三角形波導(dǎo)的自成像特性分析.pdf

1、研究光在波導(dǎo)中的傳播及其應(yīng)用的學(xué)科——導(dǎo)波光學(xué)，己成為光信息科學(xué)與技術(shù)的基礎(chǔ)，同時(shí)也是光纖傳輸?shù)幕纠碚摚笇?dǎo)著光纖技術(shù)的前進(jìn)，對(duì)光通信技術(shù)的進(jìn)步乃至光纖網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展都起著至關(guān)重要的作用。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)光波導(dǎo)進(jìn)行了大量的研究，提出了許多研究方法，得到了很多寶貴的結(jié)論，其中重要的應(yīng)用之一就是分束和自成像。本文在此基礎(chǔ)上通過(guò)理論推導(dǎo)和數(shù)值模擬首先討論了方形波導(dǎo)的分束、自成像以及圖像傳輸問(wèn)題；然后對(duì)一種新型波導(dǎo)——正三角形波導(dǎo)的分束、自成

2、像及圖像傳輸問(wèn)題進(jìn)行了討論。得到的主要結(jié)果有： (1)通過(guò)對(duì)方形波導(dǎo)自成像的系統(tǒng)研究，發(fā)現(xiàn)該波導(dǎo)可成Ⅳ×Ⅳ個(gè)自成像，同時(shí)還得到在方形波導(dǎo)二分之一自成像周期截面上具有光束移位(即反像)的特性；然后根據(jù)C.Y.Wu等人研究方形波導(dǎo)圖像傳輸特性的思路，將其討論過(guò)程中復(fù)雜的傅立葉積分省略，得到相同的圖像傳輸結(jié)果，并為正三角形波導(dǎo)的圖像傳輸提供一種新的思路。 (2)從理論上分析與探討了正三角形波導(dǎo)任意截面上光場(chǎng)分布表達(dá)式；然后根據(jù)

3、光場(chǎng)表達(dá)式中的相位因子項(xiàng)推導(dǎo)出其自成像周期。 為更清楚的了解正三角形波導(dǎo)的自成像特性，首先通過(guò)復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算得到平面波入射情況下光場(chǎng)分布表達(dá)式中三個(gè)系數(shù)的解析結(jié)果，然后借助數(shù)值方法模擬其結(jié)果。 進(jìn)一步討論了非平面波(基模高斯光束)入射的情況，此情況下的三個(gè)系數(shù)得不到解析結(jié)果，可以通過(guò)二維振蕩函數(shù)數(shù)值積分計(jì)算得到。結(jié)果發(fā)現(xiàn)正三角形波導(dǎo)在三分之一自成像周期截面上具有分束特性，而且是分為三束；九分之一自成像周期截面上的分束特性