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随着现代光通信、集成光学的发展,出现了各种各样结构复杂的光波导器件。传统的解析方法对其已经无能为力,各种数值算法纷纷出现。其中时域有限差分方法(FDTD)由于其简单、直观、容易掌握,并且具有广泛的适用性,越来越受到人们的关注。目前已经有人将其应用到光波导器件的分析中。 本文中,我们首先介绍了现代光通信、集成光学的发展,并列举了目前计算光波导的一些方法,重点介绍了时域有限差分法的发展历史,基本原理及其应用。根据处理对象的不同,可以将时域有限差分法分为矢量差分法和标量差分法。应用时域有限差分方法对波导传输进行了计算,给出了具体直观的结果。其中重点对现在新兴的纳米波导进行了模拟。 具体计算中,首先用解析方法给出了平板波导的色散曲线和本征模式,接着数值计算了平板波导的本征模式,对比两结果,可以看出,对常规波导,两种方法的计算结果基本吻合,在波导尺寸减小到亚波长量级时,解析结果与数值计算的结果差别变大,此时解析方法已经不再适用。弯曲波导,波导耦合器都是现代光通信和集成光学中的关键器件,有着广泛的应用。我们用标量差分方法和矢量差分方法分别计算了弯曲波导中光场的传输,对常规尺寸的波导,两种方法得到了一致的结果,直观的给出了光场在弯曲波导中的偏移和压缩,但对纳米波导,标量差分法已经不能满足计算精度的要求,而矢量方法仍然适用。应用矢量有限差分方法,我们模拟了波导之间的耦合,具体直观的展示了两波导直径不同以及两波导耦合深度不同时光场在其中传输分裂的现象。