為了加強(qiáng)學(xué)生對(duì)導(dǎo)波模式的理解,提高教學(xué)質(zhì)量,利用有限差分法分析了平板介質(zhì)波導(dǎo)中的模場(chǎng)分布,并將計(jì)算結(jié)果可視化.將電磁場(chǎng)與電磁波中的抽象的公式化結(jié)論轉(zhuǎn)化成圖像視覺描述,不僅可以豐富教學(xué)內(nèi)容,而且可以幫助學(xué)生直觀地分析與理解抽象的概念和規(guī)律,從而提高課程的教學(xué)效果. 

【文章來(lái)源】：菏澤學(xué)院學(xué)報(bào). 2020,42(05)

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

波導(dǎo)結(jié)構(gòu)

根據(jù)分析結(jié)果，在圖2和圖3中分別繪制出來(lái)的E模和H模場(chǎng)的分布．圖2中的mode1至mode4分別對(duì)應(yīng)導(dǎo)模TE0至TE3，圖3中的mode1至mode4分別對(duì)應(yīng)導(dǎo)模TM0至TM3，各模式等效折射率如圖中所示．圖中非常直觀的表明電磁場(chǎng)的橫向分布具有對(duì)稱性或反對(duì)稱性，這源于介電常數(shù)是對(duì)稱分布的．電磁場(chǎng)幅值在波導(dǎo)芯層中呈現(xiàn)為余弦或正弦分布，而在芯層兩側(cè)的包層中具有指數(shù)衰減的形式，隨著遠(yuǎn)離芯層，幅值趨近于零．包層中這種指數(shù)衰減的場(chǎng)稱為倏逝場(chǎng)．倏逝場(chǎng)衰減的快慢取決于電磁波在波導(dǎo)包層中的波矢的橫向分量，該分量越大，倏逝場(chǎng)衰減的就越快．該分量取決于等效折射率，等效折射率越小，該分量就越�。畧D2和圖3清晰的表明了這種規(guī)律，可以看到，隨著模式等效折射率的減小，倏逝場(chǎng)在包層中的穿透深度越來(lái)愈大，這也說明高階模式有更多的能量泄漏到包層中．圖2與圖3中mode5的等效折射率小于包層的折射率，模式曲線在芯層中不再是余弦或正弦分布，其物理含義是電磁場(chǎng)能量不再被限制在波導(dǎo)芯層中．這些模式的能量通過芯層與包層的界面輻射到包層中去了，該模式被稱作輻射模．上述結(jié)論與實(shí)際結(jié)果吻合．圖示結(jié)果形象的表明了導(dǎo)模和輻射模的特征，其中導(dǎo)波橫向模場(chǎng)是以駐波的形式存在的，而輻射模則沒有，這種規(guī)律的直觀性是公式所不能給予的．圖3 H模式模場(chǎng)分布

H模式模場(chǎng)分布

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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