有限元法结合周期边界条件分析介质光栅衍射

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有限元法结合周期边界条件

分析介质光栅衍射-

秦卫平方大纲

’南京理工大学电子工程与光电技术学院.江苏南京(!"",*)

摘要应用周期边界条件建立了分析介质周期结构散射问题的有限元格式/求解域仅为周期结构的一个栅单元尺寸/分析计算了位相型透射光栅的衍射效率.栅单元结构分别为矩形和直角三角形/由于有限元方法的离散网格可以很好地匹配介质边界.

该方法可以分析任意栅单元截面形状的介质栅形结构/

关键词光栅有限元方法周期边界条件

中图分类号0(*!1&(23,!%1%%文献标识码4

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(引言

随着光通信技术和微波技术的发展.介质周期结构被广泛使用/而随着微电子加工工艺技术的发展.由介质周期结构构成的各种器件已经容易实现/在集成光电路和光电器件中.如光栅耦合器.滤波器.波分器.波束偏转.光纤光栅.有源分布反馈激光器和布拉格反射激光器等.从而在集成光电子通信系统实现各种电路功能/在毫米波技术中.由介质栅单元组成的周期阵频率选择表面.相比于金属栅.具有损耗低的优点.被应用于介质栅漏波天线/对这种结构的分析也已发展了多种方法.一是半解析的近似方法.如微扰法.和耦合模理论)!*/另一类是数值方法.如单矩法)(*.有限差分法)%*及有限元法等/在进行介质周期栅对电磁波散射特性的分析中.一个重要问题是研究介质栅单元结构单元截面的形状对散射特性的影响/实际情况中.介质栅单元结构单元截面的形状多种多样.是影响介质周期结构频率选择特性的一个重要结构参数/在已发展的各种分析方法中.解析法对这一问题主要采用的处理方法是近似的方法.比如.用多个直角阶梯来近似)**.或用平均的方法)#+,*-即用一个等效的介质平板来代替实际的介质栅.当介质周期结构的介质

第!,卷第*期(""!年!(月

电波科学学报

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