非线性超材料芯等离子体狭缝波导研究：半解析与数值方法

建立了两种不同的模型，用于研究在一维各向异性非线性等离子体结构中传播的横磁稳态解，该结构由嵌入两个半无限金属包层之间的克尔型非线性超材料芯构成。第一种模型是半解析模型，其中假设各向异性非线性仅依赖于电场的横向分量，且非线性折射率的变化相对于线性折射率较小。该方法使我们能够以雅可比椭圆函数解析推导出场分布和非线性色散关系。第二种模型是完全数值模型，基于有限元方法，其中克尔型非线性考虑了电场的所有分量，且不对非线性折射率变化做任何假设。我们基于有限元的模型在弱非线性范围之外仍然有效，并推广了通常使用的众所周知的单分量固定功率算法。研究了主要情况的示例，包括在低功率下具有强空间非线性效应的情况。通过在非线性超材料芯中使用增益介质，减少了损耗问题。