波导有关毕业论文,关于多对十字脊波导传输特性的相关专科毕业论文范文

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摘 要：本文采用有限元的方法,研究了多对十字波导的变形对传输特性的影响.计算变形对截止波长和单模带宽影响的相应的关系曲线,并分析传输特性随对称脊波导结构尺寸的变化情况.通过这些研究结果表明,能够对变形多对脊波导的应用和研究提供有价值的参考,并且将为脊波导器件的小型化提供了有力的指导.

关 键 词 ：光电子学；MATLAB；有限元法；截止波长；单模带宽；主模场结构

中图分类号：TN814 文献标识码：A

在脊波导由Cohn在1947年提出以后就备受人们关注,与传统的矩形波导相比,脊波导有其独到的特性.本文主要是应用有限元法讨论了多对十字波导的变形对传输特性的影响,综合分析了两个脊分别位于对称位置时的十字波导的传输特性,计算十字脊波导在TE模式下的截止波长和单模带宽,研究归纳脊位置c的变化对变形多对脊波导截止波长 和单模带BW的影响,从而对变形多对脊波导的应用和研究提供有价值的参考.

1.基本原理及方法

有限元法已广泛应用于电磁场数值计算问题,根据Maxwell(麦克斯韦)方程

(1)

化简为Helmholtz方程,对于TE模准等于Hz,坠准/坠n等于0在波导壁上满足齐次Neumann边界条件坠,根据有限元理论分析,对于三角单元剖分的场域,可推导出下列本征值矩阵方程

(2)

其中A和B均为N×N 阶方阵,N为节点数的总和,准为变量准的列向量,代表有限元剖分后各节点的准值.k2c表示待求的特征值,求解特征值方程,得到的最小非负特征值就是主模的截止波数kc,得到的第2个最小非负特征值就是第1个高次模的截止波数,这样就可以得到脊波导的截止特性与单模带宽特性.

2.数值计算结果及分析

2.1 截止波长

Fig.1和Fig.2分别给出十字波导在脊位置c变化时,s/a和d/b固定时,c与归一化截止波长姿c/a的关系曲线图和在TE模式的主模截止波长(姿c)和第一高次模(姿c1)的比值即：BW等于姿c/姿c1单模带宽BW与c/a关系图,且脊的几何尺寸连续变化,其中b/a等于0.45.

2.1.1 多对十字波导归一化截止波长姿c/a的变化范围比