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首页左手材料劈形波导中TE振荡模的特性与应用
本文主要探讨了在左手材料构成的劈形平面波导中TE振荡模的传输特性。研究者从麦克斯韦方程组出发,利用变量分离法来分析这种特殊介质下电磁场的行为。左手材料的特性使得波导表现出非传统的电磁响应,这在传统光学系统中并不常见。通过满足切向电磁场的连续边界条件,研究人员得到了该模式的色散方程和功率流方程。色散方程描述了波导中不同频率的传播特性,而功率流方程则反映了能量在波导中的传输情况。 研究发现,电场强度不仅沿波导的x轴方向,还受到z轴方向的影响,这表明波导的三维性质对电磁场有显著影响。随着波导长度的增加,功率流呈现出周期性的振荡变化,这是由于 TE 模在左手材料中的非线性行为所导致的。当劈形平面波导的斜率k设定为0.1时,若要保证导模的有效传输,波导的长度必须限制在2.5毫米以内。而在较低频率(如5.0 GHz)以及较小的斜率k(如0.01)条件下,对于不同模阶数,波导的厚度对功率流传输的影响相对较小,这意味着在设计小型化波导时,可以适度调整厚度以减小加工精度的要求。 这项研究的结果对于集成光学技术的发展具有重要意义,特别是对于需要减小尺寸、提高精度的应用,如光通信和信号处理设备。通过理解TE振荡模在左手材料劈形平面波导中的行为,工程师们可以优化设计,实现更高效、更紧凑的光波导系统。此外,研究还揭示了非线性现象在新型材料中的潜在应用,可能推动新型光子器件的设计和制造。
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中国激光
杂志社
TE
振荡模在左手材料劈形平面波导中的传输
沈 陆 发
,
谢 建 平
,
王 子 华
湖州师范学院理学院
浙江 湖州
上海大学通信与信息工程学院
上海
摘要
对含各向异性左手材料劈形平面波导中的
振荡模进行了 相 关研究
从
方程 组 出发
采用 变 量
分离法
根据切向电磁场连续的边界条件
得到该模的色散方程以及功率流方 程
基于 上 述方程
采用 曲 线拟合 方
法
画出了相关的特性曲线
结果显示
电场强度同时考虑了
x
和
z
方向的影响
功率流随波导长 度 增加而 周 期性
振 荡变化
当劈形平面波导的斜率
k
导模传输的波导长度小于
当频率较低时
f
以及
k
对于不同的模阶数
波导厚度的变化对功率流在波导中传输的影响不大
这些特性将有助于未来波导的小 型
化以及波导加工精度的降低
关键词
集成光学
平面波导
各向异性左手材料
色散曲线
归一化功率流
中图分类 号
文献标识 码
doi
:
/
Pro
p
a
g
ationofTE Oscillatin
g
Guided ModesinaTa
p
erSlab
Wave
g
uidewith Metamaterials
Schoolo
f
Science
HuzhouUniversit
y
Huzhou
Zhe
j
ian
g
China
Schoolo
f
CommunicationandIn
f
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g
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g
Shan
g
haiUniversit
y
Shan
g
hai
China
Abstract
x
z
k
f
k
Ke
y
words
OCIScodes
收稿日期
收到修改 稿日期
基金项目
国家自然科学基金
浙江省自然科学基金
湖州师范学院教改项目
作者简介
沈陆发
男
博士
副教授
主要从事人工电磁材料光波导方面的研究
引
言
左手材料是一种人工电磁材料
它的 介电 常数
和磁导率均小于零
典型的特性包括负折射
反常多
普勒效应
反常
辐射
以及 反常
位移
具 体 应 用 于 完 美 透 镜
高 指 向
性天线以及电磁波隐 身等
年
包含 金属 线
和开口环周期性结构的左手材料
在微波波段
首次成 功 制 备
年
等
理 论
上预言含 左 手 材料 的 劈 形 平面 波 导 能 使 光 完 全 静
止
该特性有 益于 全 光 存 储 器 和 全 光 光 开 关 的 制
备
受到全球学者的极大关注
然而
等
研究
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weixin_38741531
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