基于光子晶體的低通空間濾波器研究.pdf

1、在高功率激光系統(tǒng)中,空間濾波器是一個非常重要的光學(xué)器件。傳統(tǒng)的空間濾波器采用4F空間濾波系統(tǒng),它體積龐大、不能近場濾波且工作在真空環(huán)境。光子晶體空間濾波器是一種非聚焦、非真空工作、即插即用的新型空間濾波器,能夠有效克服4F空間濾波系統(tǒng)的不足。本文首先闡述了光子晶體的研究現(xiàn)狀,介紹了光子晶體理論研究中的數(shù)值計算方法并提出一種基于時域有限差分法計算角度透射譜的新方法,然后基于光子晶體中的異常折射現(xiàn)象,對光子晶體低通空間濾波器的設(shè)計展開研究。

2、論文的主要內(nèi)容如下:
　　 第一,通過構(gòu)造具有光疏性質(zhì)的光子晶體實現(xiàn)低通空間濾波。以二維三角晶格光子晶體為例,通過合理設(shè)計其結(jié)構(gòu)和材料,構(gòu)造了絕對等效折射率小于1的介質(zhì),用數(shù)值計算的方法模擬了其低通濾波性能。研究結(jié)果表明光子晶體中等效折射率小于1的正折射率頻帶很少見,通常發(fā)生在高階導(dǎo)帶并具有很強的各向異性;等效折射率大于-1的負折射率頻帶很容易設(shè)計,能夠?qū)崿F(xiàn)很好的低通空間濾波功能。
　　 第二,光子晶體中的自準直效應(yīng)是設(shè)

3、計低通空間濾波器的又一個途徑。采用二維正方晶格光子晶體為研究對象,總結(jié)了基于自準直效應(yīng)設(shè)計低通空間濾波器的原則,并模擬驗證了其空間濾波性能。理論分析和仿真結(jié)果表明,光波的低頻空間分量可以高效地耦合到光子晶體的自準直模,而高頻空間分量被全部反射,從而有效地濾除空間高頻分量。
　　 第三,研究了光子晶體空間濾波器的調(diào)控機制。以長方形介質(zhì)柱組成的二維正方晶格光子晶體為例,分別研究了介電常數(shù)、介質(zhì)填充比以及介質(zhì)柱的旋轉(zhuǎn)角度對其空間濾波性