这篇关于非线性耦合器的论文主要探讨了非线性定向耦合器（Nonlinear Directional Coupler, NLDC）的耦合模式分析，并使用奇异摄动技术对其进行研究。NLDC由一个非线性波导核心（采用类克尔介质）和一个线性波导平行组成，通过分析线性耦合和非线性折射率变化的影响，并将其视为小扰动来处理。论文基于独立线性波导的模态场作为传播模型的基础，并导出了自洽耦合模方程来控制功率转移。
论文在引言部分介绍了在集成光学中，非线性光波导器件对于超高速光信号处理是当前的研究热点之一。而NLDC由于其独特的传输特性，成为了最有前途的器件之一。NLDC由两个平行的光学波导组成，波导中填充了类克尔非线性材料，其传输特性可以通过发射的光学功率进行控制。
研究发现，对于由两个相同波导组成的NLDC，已经通过耦合模式方法和光束传播方法广泛研究了其功率依赖的传输特性。众所周知，适当长度的非对称NLDC可以作为光学开关使用。当输入功率超过某个临界水平时，输出通道会从一个波导改变到另一个波导。
在这篇论文中，研究者们考虑了一个由类克尔介质核心的非线性波导和线性波导组成的非对称NLDC。在线性极限下，假设非线性波导的有效折射率略低于线性波导的有效折射率。对于这种结构配置，在某些特征功率下，非线性波导会通过功率诱导的相位匹配与线性波导相匹配。
耦合模分析方法是通过奇异摄动技术实现的，这使得研究者能够以解析封闭形式导出自洽的耦合模方程来描述功率转移。该论文中的数值结果显示，非对称NLDC在构造带通功率滤波器或带阻功率滤波器方面非常有用。
在介绍部分，作者还提到，在非线性光波导器件的研究领域中，已经发现适当的非对称结构可以实现光学开关的功能。当输入功率超过某一特定阈值时，输出信号通道会在两个波导间切换，这是非对称NLDC的一个显著特性。
此外，研究还说明了这类非对称NLDC的另一个应用，即构造带通或带阻的功率滤波器。这种滤波器的设计对于光学通信系统来说至关重要，因为它可以帮助过滤掉特定频率范围之外的信号，从而提高信号传输的信噪比和系统性能。
该论文的研究成果对于进一步了解非线性光波导器件的行为及其在集成光学中的应用具有重要的理论和实践意义。通过精确的数学建模和数值模拟，研究者能够更好地控制和预测非线性耦合器在超高速光信号处理中的性能，为未来设计更加先进的光学设备提供了理论基础。
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