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近十年来,平面单轴晶体波导起偏器在集成光学中的取得了重大进步,不少学者已利用不同的方法获得了起偏器。其中利用包层金属获得偏振器,越来越受到重视,从而产生了对光在平面各向异性介质金属波导中传输特性研究的需求。但是以前人们只局限于对非对称金属波导(即在各向异性介质波导层一面上镀有金属膜)的讨论,由于其复杂性,他们没有给出解析解,为了能更好的解析讨论其传输特性,需要讨论较简单的波导结构。 本文就是在此背景下,利用金属波导和单轴晶体的一些特性,结合麦克斯韦方程组和波导的边界条件,从三种不同的情况研究了光在对称平面单轴晶体金属波导(波导层是单轴晶体,两个波导界面均为金属)内的传输特性,其主要贡献为,首次解析地得到了这种波导结构下模式场的精确解,并发现了一些有用的特性: (1) 模式场的性质因单轴晶体的性质不同而异; (2) 当单轴晶体光轴位于波导界面法方向与传输方向构成的平面内时,波导中传输TE波和TM波,只不过其主模因单轴晶体的性质不同而异,当波导层介质为负单轴晶体时,波导主模是TE波主模,而波导层介质为正单轴晶体时波导主模是TM波主模。 (3) 当单轴晶体光轴位于波导面内时,对于正单轴晶体,波导的主模是横电波TE0模,任何频率的光波均可激励该模式;当光波波长满足一定条件时,波导内传输单模,否则,将激励起高阶模式,高阶模即匪TE波,也匪TM波,而是两者耦合而成的混合模。对于负单轴晶体,波导的主模是混合模HGM0模,该模式同样可被任何频率的光波所激励;当光波波长满足一定条件时,波导内传输单模,否则,将激励起高阶混合模。