Расчёт собственных волн планарного анизотропного волновода для различных положений оптической оси
Моисеева Н.М.

Аннотация:
Для однородного планарного анизотропного волновода выполнено решение уравнений Максвелла. Получены фундаментальные матрицы решения для TE- и TM-волн в анизотропном плоском однородном слое. Показано, что фазовый сдвиг TM-волны при отражении от границы «анизотропный слой – изотропная среда» зависит от угла наклона оптической оси. Выполнено численное решение дисперсионного уравнения TM-волны в анизотропном планарном волноводе при различных ориентациях оптической оси в плоскости распространения волны; найдена асимптотика дисперсионных кривых.

Ключевые слова :
планарный волновод, анизотропия, уравнения Максвелла, дисперсионное уравнение, полное внутреннее отражение, фазовый сдвиг при отражении света, асимптотика дисперсионных кривых.

Литература:

  1. Гончаренко, А.М. Основы теории оптических волноводов / А.М. Гончаренко, В.А. Карпенко. – М.: Едиториал УРСС, 2004. – 240 с.
  2. Борн, М. Основы оптики / М. Борн, Э.Вольф – М.: Наука, 1973. – 720 с.
  3. Котляр, В.В. Моды планарного градиентного гиперболического секансного волновода / В.В. Котляр, А.А. Ковалёв, Я.Р. Триандафилов, А.Г. Налимов // Компьютерная Оптика. – 2010.– Т. 34, № 2. – С. 146-155. – ISSN 0134-2452.
  4. Мусакаев, М.Р. Математические модели поляризационной модовой дисперсии высших порядков для кварцевого анизотропного оптического волновода / М.Р. Мусакаев, А.Х. Султанов // Компьютерная оптика – 2012. – Т. 36, № 2. – С. 165-171.
  5. Моисеева, Н.М. Расчёт дисперсионных характеристик поверхностных поляритонов на границе неоднородных сред / Н.М. Моисеева, В.В. Яцышен // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. – 2004. – Т. 7, № 2. – С. 30-32.
  6. Моисеева, Н.М. Расчёт дисперсионных характеристик поверхностных плазмонов на границе неоднородной анизотропной среды / Н.М. Моисеева, В.В. Яцышен  // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. – 2005. – Т. 8, № 1. – С. 77-81. – ISSN 1810-3189.
  7. Gia Russo, D.P. Wave propagation in anisotropic thin film optical waveguides / D.P. Gia Russo, J.H. Harris // J. Opt. Soc. Am. – 1973. – Vol. 63, N 2. – P. 138-145.
  8. Yeh, P. Optics of anisotropic layered media: a new 4×4 matrix algebra / P. Yeh // Surface Science. – 1980. – Vol. 96, N 1-3. – P. 41-53.
  9. Visnovsky, S. Magneto-optic effects in ultrathin structures at longitudinal and polar magnetizations / S. Visnovsky // Czech. J. Phys. – 1998. – Vol. 48, N 9 – P. 1083-1104. – (Online).
  10. Walpita, L.M. Solutions for planar optical waveguide equations by selecting zero elements in a characteristic matrix / L.M. Walpita //J. Opt. Soc. Am. A. – 1985 – Vol. 2, N 4. – P. 595-602. – (Online).
  11. Chilwell, J. Thin-films field-transfer matrix theory of planar multilayer waveguides and reflection from prism-loaded waveguide / J. Chilwell, I. Hodgkinson // J. Opt. Soc. Am. A.1984. – Vol. 1. – P. 742-753. – (Online).
  12. Liao, W. Explicit analysis of anisotropic planar waveguides by the analytical transfer-matrix method / W. Liao, X. Chen ,Y. Chen, Y. Xia, Y. Chen // J. Opt. Soc. Am. A. – 2004. – Vol. 21, N 11. – P. 2196-2204. –  (Online).
  13. Yee, K.S. Numerical solution of initial boundary value problems involving Maxwell’s equations in isotropic media / K.S. Yee // IEEE Trans. Antennas and Propag. – 1966. – Vol. 14, N 3. – P. 302-307.
  14. Fallahkhair, A.B. Vector Finite Difference Modesolver for Anisotropic Dielectric Waveguide / A.B. Fallahkhair, K.S. Li, Th.E. Murphy // Journal of Lightwave Technol. – 2008. – Vol. 26, N 11. – P. 1423-1431.
  15. Koshiba, M. Finite-Element Solution of Anisotropic Wa­veguides with Arbitrary Tensor Permittivity / M. Koshiba, K. Hayata, M. Suzuki // Lightw. Technol. – 1986. – Vol. 4, N 2. – P. 121-126.
  16. Tsuji, Y. Finite element beam propagation method for anisotropic optical waveguides / Y. Tsuji, M. Koshiba, N. Takimoto // J. Lightw. Technol. – 1999. – Vol. 17, N 4. – P. 723-728.
  17. Burmeister, E.F. Photonic integrated circuits optical buffer for packet-switchen networks / E.F. Burmaister, J.P. Mack, H.N. Poulsen, M.L. Masanovic, B. Stamenik, D.J. Blu­mental // Optics Express – 2009 – Vol. 17, N 8. – P. 6629-6635. ISSN: 1094-4087.
  18. Моисеева, Н.М. Особенности дисперсионных характеристик поверхностных плазмонов на границе неоднородной среды / Н.М. Моисеева, В.В. Яцышен // Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 9, выпуск 3. – 2003-2004. – Ч. 2. – С. 37-41.
  19. Моисеева, Н.М. Зависимость главного и псевдо-брюстеровского углов от ориентации оптической оси плоской одноосной анизотропной среды / Н.М. Моисеева // Лазеры. Измерения. Информация – 2011. – С.-Пб., Издательство Политехнического университета, 2011. – Т. 3. – С. 430-438.
  20. Моисеева, Н.М. Кросс–поляризация электромагнитной волны при отражении на границе анизотропной среды / Н.М. Моисеева // Лазеры. Измерения. Информация – 2011. – С.-Пб. – Издательство Политехнического университета, 2011. – Т. 2: – C. 48-61.

© 2009, IPSI RAS
Institution of Russian Academy of Sciences, Image Processing Systems Institute of RAS, Russia, 443001, Samara, Molodogvardeyskaya Street 151; E-mail: ko@smr.ru; Phones: +7 (846) 332-56-22, Fax: +7 (846) 332-56-20