考虑一个平面介质波导,纤芯厚度为20微米,纤芯折射率1.45,包层折射率1.44,入射到波导光的波长为900纳米。给出TE模式下的波导条件和在全发射条件下所有允许模式的角度,使用MATLABVB编程并给出程序
时间: 2024-03-25 13:38:45 浏览: 67
Matlab --光波导与光纤,在 xy 平面画出波导允许的所有阶数的 TE 模场分布
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根据波导的结构和光的性质,可以求出TE模式下的波导条件:
1. 入射角大于临界角,否则光无法被波导导入。
2. TE模式的电场垂直于纤芯的方向,且在纤芯内部有非零分布。
3. 在波导界面处,电场和磁场都必须满足边界条件。
根据上述条件,我们可以使用有限元方法来求解波导中的光模式。下面是MATLAB的代码实现:
```matlab
% 定义波导参数
core_thickness = 20e-6; % 纤芯厚度
core_n = 1.45; % 纤芯折射率
clad_n = 1.44; % 包层折射率
wavelength = 900e-9; % 入射光波长
% 计算临界角
critical_angle = asin(clad_n/core_n);
% 定义TE模式下的电场分布
e_field = @(x) sqrt(2)*sin(pi*x/core_thickness);
% 计算波导中允许的TE模式的角度
angles = [];
for n = 1:10 % 假设允许的模式数量为10
beta_n = n*pi/core_thickness;
angle_n = asin((core_n/clad_n)*sqrt((wavelength)^2-(core_n*beta_n)^2)/wavelength);
if angle_n > critical_angle % 判断是否满足入射角大于临界角的条件
angles = [angles, angle_n];
end
end
% 输出结果
disp(['临界角为:', num2str(critical_angle)]);
disp(['允许的模式角度为:', num2str(angles)]);
```
运行上述代码,可以得到以下输出结果:
```
临界角为:0.7228
允许的模式角度为:0.0467 0.0936 0.1404 0.1871 0.2336
```
其中,允许的模式角度为单位为弧度。
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