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研究生： 邱陳瑋
Chen-Wei Chiu
論文名稱： 使用等效折射率方法模擬不同折射率分佈之通道波導特性
Simulation & Analysis of the Different Index Profile in Channel Waveguide Using The Effective Index Method (EIM)
指導教授： 趙 煦
Shiuh Chao
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 電機資訊學院 - 光電工程研究所
Institute of Photonics Technologies
論文出版年： 2007
畢業學年度： 95
語文別： 中文
論文頁數： 168
中文關鍵詞： 通道波導 、積體光學 、等效折射率
外文關鍵詞： Channel waveguide, Integrated Optics, Effective Index Method
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    • 本論文旨在探討使用等效折射率方法(Effective Index Methode,簡稱EIM)來針對不同折射率分佈的通道波導分析其光學特性，並且和一般方法(3D Beam Propagation Method, 簡稱BPM)來比較，並且探討兩種方法模擬出來的結果與百分比誤差，目前希望能將此技術應用在分析一般光波導元件上。

    而本論文針對四種常見的漸變式折射率分佈的通道波導作分析，分別為高斯函數形式、拋物線形式、1/cosh^2形式與指數函數形式等波導，而通常這類波導都是利用一些製程而達成，例如：擴散與離子佈值，並且調整不同開口分佈的波導與不同折射率分佈的峰值與基板的折射率差值，來看其光場之特性。

    而本論文使用EIM方法將一般三維的波導問題簡化成二維波導來計算，並比較其兩種方法所得的結果，發現所模擬的四種折射率分佈形式之波導，其誤差百分皆為接近或小於0.3%，相當的精確，另一方面從模擬的時間比較上，一般方法三維結構的波導模擬花的時間較長，而使用EIM簡化來模擬時間相對的變的快好幾倍，故整體來說EIM為分析波導的一個很好的數值方法，透果此法方將可以快速且精確的分析不同結構與折射率分佈之波導。

    摘要 誌謝 目錄 圖目錄 第1章緒論 1.1前言 1.2研究動機 1.3應用 1.4論文組織內容綱要 第2章基礎理論與背景知識 2.1波導理論 2.1.1光波導之模態 2.1.2馬克斯威爾方程式 2.1.3平面波導(Planar Optical waveguide) 2.1.4通道波導(channel waveguide) 2.2波導的分析方法 2.2.1 Effective Index Method (EIM) 2.3各種漸變式折射率波導 2.3.1高斯形式之折射率分佈(Gaussian-Index Profile) 2.3.2拋物線形式之折射率分佈(Parabolic-Index Profile) 2.3.3 1/cosh2形式之折射率分佈 2.3.4指數形式之折射率分佈 第3章軟體模擬介紹與分析流程 3.1軟體原理介紹 3.2離子佈值通道波導之模擬 3.3模擬分析流程 第4章通道波導的特性模擬 4.1模擬結構介紹 4.2各種折射率分佈之波導特性模擬 4.2.1高斯分佈 4.2.2拋物線形式之分佈 4.2.3 1/cosh^2形式之分佈 4.2.4指數形式分佈 第五章使用EIM之方法分析通道波導的特性 5.1 波導結構使用EIM方法簡化之介紹與模擬流程 5.2 各種折射率分佈之波導特性模擬 5.2.1高斯分佈 5.2.2拋物線形式之分佈 5.2.3 1/cosh^2形式之分佈 5.2.4 指數形式之分佈 5.3 EIM方法與一般方法分析之結果誤差比較 5.3.1高斯分佈的波導 5.3.2拋物線形式分佈的波導 5.3.3 1/cosh2分佈的波導 5.3.4 指數形式分佈的波導 第六章結論與未來展望 6.1結論 6.2未來展望 Appendix A離子佈植相關實驗參數模擬與折射率分佈之關係 Appendix B TRIM的使用方法介紹 Appendix C各種折射率分不含數之MATLAB程式 C.1高斯形式之折射率分佈Matlab程式 C.2拋物線形式之折射率分佈Matlab程式 C.3 1/cosh^2形式之折射率分佈Matlab程式 C.4指數形式之折射率分佈Matlab程式 Appendix D公式推導 參考文獻

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