基于功率-桶模型的纳米结构增强波导设计，用于高效宽角光耦合

在纤维面板上布置合理的纳米结构可提升宽角光耦合效率，因而备受关注，因为其具有广泛的应用潜力。然而，以往的理论通常仅关注裸波导的构成，未充分考虑结构辅助耦合。本文引入一种功率-桶模型（Power-in-Bucket, PIB），探讨结构修饰波导的耦合行为。该分析模型考察了两种典型的耦合场景，包括高斯光束和平面波激励。PIB计算得到的系数${\eta}$增强值与实验值高度吻合，特别是在大角度照射下对多模态光纤而言尤为如此。利用PIB优化光束-光纤参数，可证明在入射角为37度时，${\eta}$可从0.3320提升至0.5102。总体而言，本文提出的模型为理解基于 grating 辅助的光耦合机制提供了有用的解释，这对于设计用于宽角宽带光收集应用的结构增强探针具有重要意义。