二維光子晶體及耦合器特性研究.pdf

1、本文系統(tǒng)介紹了光子晶體的基本概念、主要特性、制備方法、發(fā)展應(yīng)用、理論基礎(chǔ)和主要理論研究方法；利用平面波展開法(PWE)，并使用BandSOLVE軟件仿真得到了二維三角晶格光子晶體的帶隙分布圖；設(shè)計(jì)了二維三角晶格光子晶體耦合器，利用時(shí)域有限差分法(FDTD)，并使用FullWAVE軟件仿真研究了此種耦合器的傳輸及耦合特性，得到了一些有意義的結(jié)果。 首先，我們用平面波展開法(PWE)進(jìn)行了數(shù)值模擬，得到了二維光子晶體帶隙隨散射子半徑

2、變化的關(guān)系圖，得出了不同形狀散射子(圓形、方形、六邊形)的二維光子晶體的能帶結(jié)構(gòu)圖，研究結(jié)果表明： 空氣襯底Si柱型和Si襯底空氣孔型的二維三角晶格光子晶體都能產(chǎn)生TM、TE帶隙，空氣襯底Si柱型二維光子晶體不產(chǎn)生完全帶隙，但有很大的TM帶隙，帶隙的中心頻率隨Si柱半徑的增大而降低；Si襯底空氣孔型二維光子晶體產(chǎn)生完全帶隙，且有很大的TE帶隙，帶隙中心頻率隨空氣孔半徑的增大而升高。散射子形狀的不同會(huì)導(dǎo)致能帶結(jié)構(gòu)的不同。

3、其次，我們設(shè)計(jì)了空氣襯底Si柱型二維三角晶格光子晶體耦合器，并用時(shí)域有限差分法(FDTD)對其傳輸特性進(jìn)行了仿真。用Matlab對仿真結(jié)果進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算，得到如下規(guī)律： 不同的耦合作用長度，耦合器輸出端的光強(qiáng)不同：耦合作用長度一定時(shí)，不同波長的光耦合率不同；特定的光頻，其耦合作用長度與耦合率的關(guān)系曲線的包絡(luò)呈正(余)弦函數(shù)規(guī)律；耦合臂間距越小，兩臂越容易發(fā)生耦合，耦合臂間距大到一定程度則不發(fā)生耦合。不同的光頻有不同的耦合長度，耦