集成光学近年来取得了突飞猛进的发展,并越来越广泛地应用于光通讯为主的多个领域。光波导作为集成光学的主要组成部分,其局部性能指标直接决定了集成光学整体器件的性能。在介质吸收可忽略的情况下,光的传播损耗是与光波导结构直接相关的。由于光波导几何结构及材料选择方面涉及参数比较多,实际制造时工艺复杂,小批量生产成本极高,因此不可能采用制造成品后再测量其实际各项性能指标的方法优化,而必须依靠计算机仿真完成初步优化设计。本文就软件仿真方面进行分析和讨论,介绍使用的算法及建模相关事宜。 时域有限差分法(Finite-Difference Time-Domain Method)是近年来发展极快的一种电磁场计算方法,已在电磁辐射、散射、天线、微波与毫米波技术、光电子学等领域得到广泛的应用。本文介绍了FDTD方法的基本理论,包括建模,边界条件,激励源等等。并采用二维时域有限差分法(2D-FDTD)编写FORTRAN程序,对点源在自由空间的辐射,平行介质波导方向耦合器和四分之一圆弧弯曲波导进行了仿真分析,分析了仿真图样的光强分布,给出了其中一些影响参数。 本文还提出了一种新的建模方法:子域合成法。该方法为具有特定形状的仿真对象量体裁衣,用一系列矩形子区域将其适当覆盖,然后在组合而成的多边形FDTD区域边界相应设置多个吸收边界与吸收角点,从而构成由多子域合成的计算域。将子域合成法应用于光波导的计算机仿真中,并对弯曲波导进行了数值模拟以考查其损耗状况。结果显示该方法可以有效节省硬件资源与计算时间,对于提高FDTD较大规模仿真运算效率具有实际意义。