光子晶體自準直特性及其在激光雷達中的應用

1、 分類號 密級 UDC 1 注 學 位 論 文 光子晶體自準直特性及其在激光雷達中的應用 （題名和副題名） 朱 穎 （作者姓名） 指導教師姓名 楊華軍 教 授 電子科技大學 成 都

2、 （職務、職稱、學位、單位名稱及地址） 申請專業(yè)學位級別 碩士 專業(yè)名稱 光 學 論文提交日期 2012.4 論文答辯日期 2012.5 學位授予單位和日期 電子科技大學 答辯委員會主席 評閱人

3、 2012 年 月 日 注 1：注明《國際十進分類法 UDC》的類號。 摘要 摘 要 隨著半導體集成越來越接近極限，光子晶體在新一代光通信系統(tǒng)中的應用顯得更為迫切。其優(yōu)越的性能和特殊的色散特性為其在一個很小尺度范圍內控制光和電磁波的傳播提供了一個全新的途徑，使得它可以有效地滿足器件小型化和集成化的需求。 光子晶體自準直效應是近年來才發(fā)現(xiàn)并開始研究的。本論文主要從光子晶體基本理論出發(fā)，在分析研究了光子

4、晶體自準直特性的基礎上，經過分析仿真提出和設計了基于自準直效應的新型二維光子晶體器件，并將全反射鏡和自準直約束結構引入激光雷達系統(tǒng)中，經過分析，不僅實現(xiàn)了濾波和準直約束，而且為這類器件在未來光通訊中的發(fā)展應用提供了新的設計思路。 論文的主要內容如下： 1、從群速度出發(fā)，對光子晶體三種特殊效應：負折射效應、自準直效應和超棱鏡效應進行了分析討論。由于群速度方向總是垂直于等頻線（面） ，所以當?shù)阮l線（面）平坦時，群速度方向一致，光束就可以自準

5、直傳播。 2、對光子晶體的三種數(shù)值計算方法：傳輸矩陣法、平面波展開法、時域有限差分法進行了推導，并分別介紹了它們的優(yōu)缺點和適用范圍。 3、討論了光子晶體的禁帶特性，分析了晶體結構、填充比和介電常數(shù)對幾種常用晶體結構禁帶特性的影響，為下一步通過改變光子晶體的介質填充比、介電常數(shù)等參數(shù)來優(yōu)化光子晶體的自準直傳輸特性打下基礎。 4、對光子晶體準直效應的產生進行了理論上的分析，并用 FDTD 方法對傳輸過程進行了模擬；分析了入射光的寬度、晶體結