僅假設模式1的輸入耦合系統,β1=β2=β(即Q12→∞)和K12 = K21 =-JC為常數,則方程(6)的解為
圖1表示|A1|和|A2|隨坐標z變化的曲線,其中實線表示β1=β2情況下的解(7),表明兩種模式之間可以實現完全的能量轉換;虛線表示耦合不變,β1±β2情況下的解,說明此時不可能實現完全的能量轉換。
在周期性耦合的情況下,耦合容量為
如果周期λ1選擇得當,即使在Kii Kjj的情況下,也有可能實現模式間完全的能量轉換(右圖)。
耦合模方程的不同形式為了導出耦合模方程,需要將麥克斯韋方程中的場按照正交函數集展開,利用不同的正交函數集可以得到不同的耦合模方程。例如,波導中的正交函數集對應於其電磁波的所有模式(對於開放波導,輻射模式也應包括在內)。任何沿波導無耦合的獨立傳輸稱為簡正模,耦合模為非簡正模。非均勻波導中的電磁波可以根據參考波導中的簡正模集展開,選擇不同的參考波導,對應不同的簡正模集,得到不同的耦合模方程。
以變截面波導為例(圖2),用虛線表示三種參考波導在不同截面位置對應的三組簡正模:理想模、本征模和超本征模。理想模式對應的參考波導為均勻波導,其截面形狀和大小與實際波導輸入壹致;本地模對應的參考波導為均勻波導,其截面形狀和尺寸與觀測點的實際波導壹致;超局域模對應的參考波導為喇叭形波導,其形狀與觀測點的實際波導壹致,其縱剖面邊界線相切。後兩種模式隨觀測點的位置而變化,其模式特征主要由“局部”特征決定。