光子晶體全光開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、光子晶體是與半導(dǎo)體相類似的光學(xué)領(lǐng)域的對(duì)應(yīng)物。這一概念是在1987年由加拿大物理學(xué)家John在研究光子局域態(tài)隨折射系數(shù)的變化關(guān)系和澳大利亞物理學(xué)家Yablonovitch在研究材料的輻射性質(zhì)時(shí)分別發(fā)現(xiàn)介電常數(shù)呈周期性變化的結(jié)構(gòu)會(huì)使材料中光子模的性質(zhì)發(fā)生變化時(shí)提出的。光子晶體這一概念的提出向人們展示了一種全新的對(duì)光子進(jìn)行控制的機(jī)制，它與以往利用全反射來(lái)引導(dǎo)光波傳輸?shù)淖龇ㄍ耆灰粯?。利用光子晶體制備的器件能夠如人所愿地控制光子的流動(dòng)，就像半導(dǎo)

2、體中的電子一樣，顯示出巨大的應(yīng)用潛力和不可預(yù)估的發(fā)展前景，吸引了一大批的學(xué)者和研究人員對(duì)光子晶體進(jìn)行理論和實(shí)驗(yàn)研究，并使得光子晶體的實(shí)際應(yīng)用得到了快速發(fā)展。如今，這一領(lǐng)域已成為全世界范圍內(nèi)的研究熱點(diǎn)，大量的研究報(bào)道相繼涌現(xiàn)。
　　 本研究主要內(nèi)容包括：⑴較為全面地介紹了光子晶體的概念、特性、制備方法及應(yīng)用。對(duì)光子晶體的主要理論研究方法作了基本介紹，尤其對(duì)本論文所采用的平面波展開(kāi)法和時(shí)域有限差分法作了詳盡的闡述。⑵對(duì)光子晶體全光開(kāi)

3、關(guān)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了討論，運(yùn)用平面波展開(kāi)法計(jì)算了一種正方晶格結(jié)構(gòu)的能帶，并用時(shí)域有限差分法計(jì)算得到了一種光子晶體環(huán)形諧振腔的頻譜圖，獲得了其諧振頻率。提出了一種單波導(dǎo)與環(huán)形諧振腔邊耦合結(jié)構(gòu)，對(duì)其進(jìn)行了理論分析并基于該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了一種具有極高開(kāi)關(guān)效率的光子晶體全光開(kāi)關(guān)。⑶提出了一種雙波導(dǎo)與環(huán)形諧振腔耦合結(jié)構(gòu)，對(duì)其做了詳盡的定性討論和定量分析，得出了其傳輸特性，并基于該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了一種具有高開(kāi)關(guān)效率的光子晶體全光開(kāi)關(guān)。⑷用平面波展開(kāi)法計(jì)算了兩波導(dǎo)