雙周期槽型腔-波導耦合光子晶體慢光特性研究.pdf

1、在當今大力發(fā)展“全光網絡”的時代，全光緩存器和全光信號處理器是真正實現(xiàn)全光網絡的必要前提。而慢光技術被認為是實現(xiàn)全光緩存和全光信號處理的具有廣闊應用前景的解決方案。相比于其它慢光技術，光子晶體慢光的優(yōu)勢在于具有潛在的大帶寬、較低的色散、較小的器件體積、便于與現(xiàn)有的光通信器件集成以及可以在室溫下實現(xiàn)慢光等特點。
　　本文利用低折射率槽型波導對光場的禁錮及增強作用和高折射率耦合微腔能夠以較低的損耗獲得更小群速度慢光的特性，設計了一種高

2、、低折射率交替的雙周期槽型腔-波導耦合結構，分析了槽寬度和微腔周期的變化對其慢光特性的影響。結果表明：高、低折射率區(qū)的有機結合能夠實現(xiàn)較好的慢光效果。
　　本文所做的工作主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
　　1、設計了一種單周期槽型光子晶體波導結構，即將完美光子晶體結構中間一行介質柱一分為二，以一定間距對稱分布在中心軸的兩側，形成槽型缺陷。仿真結果表明：當槽寬度為晶格常量的0.18倍時，群速度減慢至真空中光速的0.0679倍，是槽寬

3、度作為唯一結構參數達到的最佳效果。相應的慢光帶寬為0.0073，群速度色散值在[-1,1]*105的數量級上。
　　2、進一步對單周期槽型波導慢光特性進行優(yōu)化：固定槽寬度為晶格常量的0.18倍，改變鄰槽介質柱半徑的大小，結果表明：當鄰槽介質柱半徑等于原半徑的0.8倍時，獲得最小群速度為真空中光速的0.0474倍，是在單獨調節(jié)槽寬度的基礎上，增加鄰槽半徑作為新的結構參數獲得的最佳慢光效果。最小群速度比單獨調節(jié)槽寬度獲得的最小群速度降

4、低了0.0205c（c為真空中光的傳播速度），慢光帶寬降低至0.0052，歸一化延遲帶寬積減小到0.3242。
　　3、利用低折射率槽型波導對光場的禁錮及增強作用和高折射率耦合微腔能夠以較低的損耗獲得更小群速度慢光的特性，設計了一種高、低折射率交替的雙周期槽型腔-波導耦合結構。仿真結果表明：當雙周期槽型腔-波導耦合結構中槽寬度等于晶格常量的0.54倍時，獲得了較真空中光速低3個數量級的慢光，此時群速度達到真空中光速的1.55*10

5、-3倍，是槽寬度作為雙周槽型腔-波導結構中唯一結構參數的最佳慢光效果。相應的歸一化延遲帶寬積為0.243，群速度色散處于[-1,1]*108數量級上。
　　4、進一步對雙周期槽型腔-波導耦合結構慢光特性進行優(yōu)化：固定槽寬度為晶格常量的0.54倍，改變微腔周期的大小，結果表明：當微腔周期等于晶格常量的0.95倍時，獲得了較真空中光速低4個數量級的慢光，此時群速度達到真空中光速的7.94*10-4倍，相比于單獨調節(jié)雙周期結構中的槽寬度