多模干涉耦合成像特性的理論研究.pdf

1、本論文以導(dǎo)模傳輸分析法為研究手段，通過(guò)嚴(yán)格的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，系統(tǒng)地研究了基于自映像效應(yīng)的多模干涉(MMI)耦合成像特性的規(guī)律，內(nèi)容包括： 1．推導(dǎo)出MMI耦合成像位置和相位的表達(dá)式(包括位置數(shù)P不為1的情況)，并證明了：①給定MMI耦合一般成像個(gè)數(shù)Ⅳ和入射場(chǎng)初始位置x<,in>后，在輸出端，所有奇數(shù)P都對(duì)應(yīng)著相同的一組成像位置，所有偶數(shù)P都對(duì)應(yīng)著相同的另一組成像位置；在這兩組成像位置中，相同序號(hào)的位置之和等于多模波導(dǎo)的有效寬度。②在給

2、定P、N和x<,in>的情況下，將輸入端平均為Ⅳ個(gè)區(qū)域，并假定入射場(chǎng)所在區(qū)域的序號(hào)為i，則所有奇數(shù)i都對(duì)應(yīng)著相同的一組成像位置，所有偶數(shù)i都對(duì)應(yīng)著相同的另一組成像位置。③在輸出端所成的N個(gè)像中，正像和反像的個(gè)數(shù)與P、N和i的奇偶性都有關(guān)；當(dāng)這N個(gè)像發(fā)生重疊，即MMI耦合重疊成像時(shí)，最終的成像個(gè)數(shù)與N和i的奇偶性有關(guān)。 2．引入“相位矩陣”的方法來(lái)研究P和x<,in>加都為任意值時(shí)MMI耦合成像相位(包括一般成像和重疊成像兩種情況

3、)，得到結(jié)論：在給定P后，只需計(jì)算不多于個(gè)相位值就能得出所有x所對(duì)應(yīng)的一般成像相位。從而給出簡(jiǎn)捷求解MMI耦合成像相位的方法。分析了MMI耦合重疊成像時(shí)出現(xiàn)重疊像相干相消和相漲的情況，得到結(jié)論：當(dāng)N為素?cái)?shù)或者等于2與素?cái)?shù)的乘積時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)相干相消現(xiàn)象；只有當(dāng)M為4的倍數(shù)時(shí)，才能出現(xiàn)相干相漲現(xiàn)象。證明了P為任意值時(shí)成像強(qiáng)度都相同的特殊重疊成像共有兩種，并給出了這兩種特殊重疊成像的成像特性。 3．利用二維導(dǎo)模傳輸分析法進(jìn)行數(shù)