二維光子晶體缺陷間的耦合及光開關(guān)研究.pdf

1、光子晶體的介電常數(shù)在空間中周期性排列,它最顯著的特征是光子帶隙和局域特性,光波在禁帶中不能傳輸?shù)?使其能像半導(dǎo)體控制電子一樣控制光子的流動,近年來吸引了很多科研工作者的興趣。在完整的光子晶體中引入缺陷形成的波導(dǎo)和微腔是構(gòu)成光學(xué)器件的基本元件,光子晶體光學(xué)器件具有結(jié)構(gòu)緊湊、易集成及傳輸損耗小等特點(diǎn),近年來得到持續(xù)的發(fā)展。波導(dǎo)之間的耦合能改變光波的傳輸方向,在耦合區(qū)域引入異質(zhì)結(jié)構(gòu),能實(shí)現(xiàn)了光開關(guān)功能的獨(dú)立性。本論文主要做以下幾方面的工作:<

2、br>　　 1.分析了二維正方晶格及三角晶格介質(zhì)柱光子晶體TE偏振模式的禁帶分布圖,并且分析了二維光子晶體缺陷態(tài)的分布。對正方晶格和三角晶格的點(diǎn)缺陷進(jìn)行模擬,計(jì)算出諧振腔對應(yīng)的諧振頻率,畫出對用的電場分布圖,為濾波器的設(shè)計(jì)提供了便利。
　　 2.根據(jù)耦合模理論研究兩波導(dǎo)間的耦合特性,計(jì)算出波導(dǎo)之間的耦合長度,進(jìn)而設(shè)計(jì)相對應(yīng)的定向耦合器。通過分析波導(dǎo)之間的耦合特性,改變耦合區(qū)域介質(zhì)柱的折射率和半徑,可以設(shè)計(jì)多種基于光子晶體波導(dǎo)的

3、波分復(fù)用系統(tǒng)。
　　 3.首先研究光子晶體微腔與波導(dǎo)的耦合作用,利用時域耦合模理論和導(dǎo)模共振理論計(jì)算光波在微腔中的傳輸特性,通過模擬計(jì)算出微腔的中心頻率。然后計(jì)算出波導(dǎo)和諧振腔的相互作用得到的高品質(zhì)因子的濾波器結(jié)構(gòu)。
　　 4.通過兩個相鄰并平行的波導(dǎo)建立一個基于光子晶體定向耦合的光開關(guān)模型。首先是討論并分析利用定向耦合波導(dǎo)實(shí)現(xiàn)光開關(guān)功能的特性,然后引入異質(zhì)結(jié)構(gòu),通過時域有限差分法分析異質(zhì)結(jié)耦合波導(dǎo)的位置對開關(guān)功能的影響