光子晶體絕對帶隙及缺陷波導慢光特性研究.pdf

1、全光通信作為下一代光通信系統(tǒng)的研究方向，在該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，不是通過光電轉(zhuǎn)換來處理信息，而是直接利用光來控制信號。作為全光網(wǎng)絡(luò)的核心器件之一，全光緩存器件已經(jīng)成為光通信領(lǐng)域的研究熱點，而慢光技術(shù)則是實現(xiàn)光緩存的重要技術(shù)。光子晶體可以通過光子帶隙和帶隙缺陷實現(xiàn)對光的控制，從而形成慢光。因此，利用光子晶體實現(xiàn)光緩存成為可能。此外，光子晶體結(jié)構(gòu)相對于其他慢光系統(tǒng)而言具有帶寬大，光子晶體的增益或吸收與慢光產(chǎn)生處的頻率相對獨立以及可控性、可實現(xiàn)性強等

2、優(yōu)點。
　　 論文主要針對二維光子晶體帶隙以及慢光特性進行了研究，設(shè)計了具有更大絕對帶隙的雙原子光子晶體結(jié)構(gòu)和更小群速度的光子晶體缺陷波導結(jié)構(gòu)。論文的主要工作及創(chuàng)新點如下:
　　 (1)研究了不同介電常數(shù)的背景材料以及空氣孔半徑大小對光子晶體絕對帶隙的影響。研究表明當固定空氣孔半徑與晶格常數(shù)的比值為定值時，在一定范圍內(nèi)，隨著背景材料介電常數(shù)的增加絕對帶隙的寬度先增加后減小，并存在最優(yōu)介電常數(shù)值使絕對帶隙的寬度獲得最大值。

3、而當固定背景材料介電常數(shù)為定值時，在一定范圍內(nèi)，隨著空氣孔半徑的增加絕對帶隙的寬度先增加然后減小且獲得最優(yōu)空氣孔半徑與介電常數(shù)比使光子晶體獲得最大絕對帶隙。
　　 (2)設(shè)計了雙原子光子晶體結(jié)構(gòu)，從而獲得更寬的絕對帶隙。通過引入不同半徑空氣孔，橢圓空氣孔與正方形空氣孔的方法形成雙原子光子晶體，研究了雙原子光子晶體的絕對帶隙并與原單原子光子晶體絕對帶隙作比較。結(jié)果表明，雙原子光子晶體與單原子光子晶體相比能夠獲得更寬的絕對帶隙。

4、r>　　 (3)研究了光子晶體線缺陷附近兩行介質(zhì)柱的介電常數(shù)，介質(zhì)柱的半徑以及介質(zhì)柱的位置對光子晶體缺陷波導慢光特性的影響。三角晶格光子晶體中通過去除一行介質(zhì)柱的方法得到光子晶體線缺陷波導，在線缺陷基礎(chǔ)上通過改變光子晶體線缺陷附近兩行介質(zhì)柱的介電常數(shù)，介質(zhì)柱半徑以及介質(zhì)柱位置變化對光子晶體缺陷波導慢光特性的影響。研究表明，隨著缺陷附近介質(zhì)柱介電常數(shù)的增加，導模頻率向低頻方向移動，群速度減小;當線缺陷附近介質(zhì)柱半徑小于原介質(zhì)柱半徑時，群

5、速度基本不變，而當缺陷附近介質(zhì)柱半徑大于原介質(zhì)柱半徑時，群速度降低，且半徑越大群速度越小。此外，當缺陷波導附近介質(zhì)柱位置發(fā)生變化時，群速度也會降低，且位置變化越大群速度越小。
　　 (4)對光子晶體波導色散作了研究，研究了光子晶體線缺陷附近兩行介質(zhì)柱的介電常數(shù)，介質(zhì)柱的半徑以及介質(zhì)柱的位置對光子晶體群速度色散的影響。研究結(jié)果表明當改變光子晶體線缺陷附近兩行介質(zhì)柱的介電常數(shù)，介質(zhì)柱半徑以及介質(zhì)柱位置的變化時缺陷模式零色散附近具有一