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二维光子晶体弯折波导是光子集成器件中的重要结构,其计算程序通常基于时域有限差分法(FDTD)或平面波展开法(PWE)实现。对于TM模(Transverse Magnetic mode)的计算,程序主要关注电场垂直于二维平面的偏振分量。
程序的计算逻辑通常包含三个核心模块:首先是光子晶体晶格参数的设置,包括介质柱/空气孔排列方式(如三角或方形晶格)、晶格常数和填充比等几何参数;其次是波导缺陷结构的构建,通过在完整光子晶体中移除特定介质柱形成导波通道;最后是边界条件的处理,常用完美匹配层(PML)来吸收 outgoing 波避免反射干扰。
值得注意的是,从TM模程序改写TE模(Transverse Electric mode)确实较为直接,主要差异在于需要切换计算的电磁场分量——TE模需要计算磁场垂直于二维平面的分量,同时介电常数张量的处理方式也会相应改变。两种模式下的光子带隙特性通常会呈现互补关系,这对设计双偏振不敏感器件具有重要意义。
这类程序在优化时通常会关注波导弯曲处的损耗特性,通过调整弯折角度或引入散射体结构来改善光传输效率。计算结果可以可视化能带结构、态密度分布以及电磁场模式轮廓等关键物理量。