光子晶體全光開關的設計與研究.pdf

1、光子晶體是與半導體相類似的光學領域的對應物。這一概念是在1987年由加拿大物理學家John在研究光子局域態(tài)隨折射系數(shù)的變化關系和澳大利亞物理學家Yablonovitch在研究材料的輻射性質(zhì)時分別發(fā)現(xiàn)介電常數(shù)呈周期性變化的結構會使材料中光子模的性質(zhì)發(fā)生變化時提出的。光子晶體這一概念的提出向人們展示了一種全新的對光子進行控制的機制，它與以往利用全反射來引導光波傳輸?shù)淖龇ㄍ耆灰粯印＠霉庾泳w制備的器件能夠如人所愿地控制光子的流動，就像半導

2、體中的電子一樣，顯示出巨大的應用潛力和不可預估的發(fā)展前景，吸引了一大批的學者和研究人員對光子晶體進行理論和實驗研究，并使得光子晶體的實際應用得到了快速發(fā)展。如今，這一領域已成為全世界范圍內(nèi)的研究熱點，大量的研究報道相繼涌現(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、制備方法及應用。對光子晶體的主要理論研究方法作了基本介紹，尤其對本論文所采用的平面波展開法和時域有限差分法作了詳盡的闡述。⑵對光子晶體全光開

3、關的研究現(xiàn)狀進行了討論，運用平面波展開法計算了一種正方晶格結構的能帶，并用時域有限差分法計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。提出了一種單波導與環(huán)形諧振腔邊耦合結構，對其進行了理論分析并基于該結構設計了一種具有極高開關效率的光子晶體全光開關。⑶提出了一種雙波導與環(huán)形諧振腔耦合結構，對其做了詳盡的定性討論和定量分析，得出了其傳輸特性，并基于該結構設計了一種具有高開關效率的光子晶體全光開關。⑷用平面波展開法計算了兩波導