物理学 > 光学
[提交于 2025年3月22日
(v1)
,最后修订 2025年10月27日 (此版本, v4)]
标题: 电磁波在介质环中约束的混合场公式
标题: Mixed Fields Formulation for Electromagnetic Waves Confined in Dielectric Rings
摘要: 我们提出了一种易于实现的数值方法,用于分析电磁波在介质环中的传播。 我们的方法采用基于有限差分的求解器,在圆柱坐标系中求解混合电场和磁场公式,以准确施加边界条件并计算共振模式。 该方法避免了几何变换;相反,它直接在圆柱坐标系中离散化亥姆霍兹波动方程,并求解得到的广义特征值问题。 我们将模型与商业求解器进行验证,针对多种结构,包括嵌入在SiO2中的Si3N4环、涂有薄膜的基板上的环以及环面,有效折射率的吻合度在0.3%以内。 该公式准确捕捉了场限制、曲率效应和色散,能够精确确定传播常数和模式轮廓。 作为应用,我们对高Q微谐振器中的光学频率梳生成进行了建模,预测了99.6 GHz的自由光谱范围和160万的负载品质因数,这得到了实验测量结果的证实。
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