波光学模块内的光束包络方法是用于建模光子波导结构的巨大特征。您可以快速设置计算波导的导向模式的模型以及沿波导传播的光线将受到例如材料的折射率中的各向异性的影响。对于具有多个支持的波导模式和相同波导横截面的装置，有一些有效的建模技术可以使用。让我们了解这样的情况。
在光波导的背景
在光子学领域，存在引导光的许多策略。这电介质板波导总是一个好的起点，特别是作为“教科书”的例子。更实际地说，光纤，如步进纤维，主导今天的通信基础设施。有关波导和光子田的概述，请参阅以前的博客文章。
光学肋波导的示意图（不缩放）。
我们将考虑的是肋骨波导，如上面的横截面所示。该波导支持多种具有相似相似的有效索引的模式，而是电场指向不同方向的情况下。现在假设该波导的基板的一部分具有各向异性折射率。我们有已经讨论过，这种波导将支持另一组不同的模式。
在这里，我们将展示如何在3D中建模这种波导以及如何沿波导引导的光的偏振将旋转。
计算支持的模式
我们将首先，如下图所示的3D几何形状，直线波导，但细分为三个部分。将有一个入射区和出口区域。在这些中，我们将假设所有域中的折射率都是各向同性的。在中间区域中，我们将在基材的折射率中引入各向异性。由于基板中的不需要的应力，这种各向异性可能出现，或者可以故意引入它们。我们确实希望沿着结构长度介绍某种变化，否则，您只需在2D中模拟该案例。
计算模型的示意图（不缩放）。
首先，我们将计算所有的波导模式。我们将仅与前两种模式的1550nm波长光线致敬。我们可以使用它们的组合数字港口边界条件和边界模式分析研究这样做;结果如下所示。从绘图中注意电场如何将电场相当远离基板。我们将在我们分析的下一部分中使用这两种模式，三维建模，既通过它激发结构和监控传输。我们将使用向上指向的电场注入其中一个模式，并且随着该模式通过各向异性区域传播，我们想知道此模式在出口处转换为其他模式。为此，我们需要重用并复制这些解决方案。
第一两个波导模式的电场的可视化。
完整3D波导中的偏振旋转建模
一旦所有的人数字港口已经计算了兴趣模式并映射到他们各自的用户定义的端口边界条件，我们已准备好完成3D模型。这电磁波，梁信封接口采用两种兴趣模式的平均波矢量，在这里，我们使用了单向公式。这在我们的案例中是合适的，因为我们将假设光仅从入口处传播到出口，而是可以忽略不计的反射回到入口。
一旦解决，我们可以沿着波导中心的线绘制电场分量的绝对值。我们还可以评估出口的两个端口中的传输，这使我们能够衡量通过设备旋转的字段的数量。在进入区域中，具有各向同性特性，仅存在注入的模式。一旦该模式与支持不同模式集的各向异性基板传播到区域中，就会逐渐转换为导致字段旋转的这些模式。这些模式也具有略微不同的传播常数，如果我们模拟甚至更长的部分，这将导致沿着长度变得更加明显的跳动现象。但是，在出口区域，但所有材料属性都是各向同性的，并且只能存在原始的两个先前计算的模式。
结果显示了沿波导长度的电场的旋转。
结束语
该模型可通过以下文章下载：“复制和重用边界模式分析结果“。该模型与其他示例的区别不同，例如定向耦合器在那里我们通过单独的研究和使用运算符来复制数字计算模式来计算边界模式。对于具有多个端口的模型，例如干涉门和谐振器，这种技术可以非常有效。
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