二維嵌套磁流體光子晶體耦合腔波導(dǎo)及慢光研究.pdf

1、光緩存、全光時(shí)延線技術(shù)等是實(shí)現(xiàn)全光網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)，選擇適合光緩存的材料則至關(guān)重要。與其它可以實(shí)現(xiàn)慢光的材料相比，光子晶體波導(dǎo)具有較大的帶寬、很小的體積、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)多樣性、易于與其它光學(xué)器件結(jié)合等特征為光緩存領(lǐng)域帶來了巨大的突破，并且光子晶體以它獨(dú)特的光子帶隙特性和光學(xué)性能有利于光緩存的實(shí)現(xiàn)。
　　論文主要對(duì)磁流體填充型二維嵌套光子晶體耦合腔波導(dǎo)的慢光特性進(jìn)行研究。分別設(shè)計(jì)了空氣柱型二維嵌套光子晶體耦合腔和可重構(gòu)的二維嵌套磁流體光子晶

2、體耦合腔波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，并且分析和比較了這些耦合腔結(jié)構(gòu)的慢光性能。
　　論文主要完成的工作及創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　1.運(yùn)用平面波展開法研究了四種空氣柱型的二維嵌套光子晶體耦合腔波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的慢光特性。其中，利用缺陷柱的半徑和腔間距離的變化，對(duì)四種缺陷微腔波導(dǎo)的慢光特性進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明：在介質(zhì)柱無填充型的耦合腔波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中，和單一缺陷耦合腔比較，雙重缺陷耦合腔具有更優(yōu)秀的慢光性能；而在三種雙重缺陷耦合腔波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中，慢光性能最佳的是雙重

3、缺陷耦合腔1型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。它的最大群速度可達(dá)10-3c數(shù)量級(jí)，對(duì)應(yīng)的NDBP最大可達(dá)0.284。此外，單一缺陷耦合腔的帶寬、最大群速度和NDBP都是隨著腔間距L的變大呈逐漸變小的趨勢(shì)，群速度從L=3a時(shí)的10-2c量級(jí)降低到L=5a時(shí)的10-3c量級(jí)。
　　2.設(shè)計(jì)了三種新型的二維嵌套磁流體光子晶體耦合腔波導(dǎo)：水平缺陷耦合腔、垂直缺陷耦合腔和十字型缺陷耦合腔波導(dǎo)。首先對(duì)三種新型嵌套磁流體耦合腔結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。在得到最優(yōu)結(jié)構(gòu)后研究了它們

4、隨不同濃度磁流體變化時(shí)的慢光特性。仿真結(jié)果也表明：在有磁流體填充的三種新型的嵌套耦合腔波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中，三種耦合腔的群速度都達(dá)到了10-3c的慢光速度的同時(shí)，NDBP值都大于0.35。其中垂直缺陷耦合腔擁有最佳的慢光性能，其最大群速度最低可以達(dá)到32.56×10-3c，帶寬約為0.0002，NDBP值最大可以達(dá)到0.408，Q值高達(dá)103量級(jí)。
　　3.通過在所設(shè)計(jì)的新型嵌套耦合腔結(jié)構(gòu)中填充不同濃度的磁流體材料，不僅可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)慢光