非對稱光子晶體波導(dǎo)的設(shè)計和寬帶慢光特性的研究.pdf

1、未來光網(wǎng)絡(luò)的一個發(fā)展趨勢是光子器件的集成化，而其中實現(xiàn)全光網(wǎng)絡(luò)最為關(guān)鍵的倆項技術(shù)是光緩存和全光信號處理。近年來，慢光的研究取得了進(jìn)展，慢光具有很低的群速度，被認(rèn)為能夠為實現(xiàn)光緩存和全光信號處理提供有效的解決辦法。同時慢光的研究結(jié)果告訴我們，慢光能夠壓縮光脈沖，使得光脈沖能量密度增大，從而有助于提高各類非線性光效應(yīng)。光子晶體波導(dǎo)由于其具有體積小，易于高密度集成和室溫下操作，并且具有很大的帶寬和很低的色散，從而使得光子晶體波導(dǎo)較其他慢光的方

2、法具有非常大的優(yōu)勢。
　　本論文以光子晶體的基本原理為出發(fā)點，介紹光子晶體波導(dǎo)的電磁理論和相關(guān)的數(shù)值方法，然后設(shè)計出倆類新型的光子晶體波導(dǎo)，并詳細(xì)分析了它們的慢光性能和色散特性。具體的研究內(nèi)容如下：
　?。?）深入討論了光子晶體波導(dǎo)寬帶慢光的機(jī)理，總結(jié)對比先前各類慢光波導(dǎo)的慢光性能，在此基礎(chǔ)之上，基于傳統(tǒng)的圓形空氣孔光子晶體波導(dǎo)，通過有選擇性地移動靠近波導(dǎo)倆側(cè)的倆排空氣孔，得到了四種非對稱的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。通過平面波展開法全面研究

3、了各排空氣孔位置的移動對能帶曲線的影響，并且研究了慢光波導(dǎo)的色散特性，本研究得到了平均群折射率分別為41,50,68和114，1550 nm中心波長處的帶寬分別為12.3nm，11nm，7.8nm和4.7nm的寬帶慢光。所得到的四種結(jié)構(gòu)的GBP均在0.3以上。之后，采用時域有限差分的方法驗證了之前的計算結(jié)果，倆種方法得到的結(jié)果非常地吻合，時域上很小的脈沖展寬也證實所設(shè)計結(jié)構(gòu)的低色散特性。
　?。?）探討了近些年研究較多的狹縫型光子

4、晶體波導(dǎo)，并且比較現(xiàn)有多種類型的狹縫型光子晶體波導(dǎo)的慢光性能，然后提出了一種新型的非對稱狹縫光子晶體慢光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，通過沿與狹縫平行方向非對稱地移動線缺陷波導(dǎo)倆側(cè)的倆排空氣孔，打破光子晶體關(guān)于狹縫的對稱性，再分別對狹縫波導(dǎo)中的倆種導(dǎo)模-W1導(dǎo)模和 slot導(dǎo)模進(jìn)行了慢光優(yōu)化，先后得到了六種寬帶慢光結(jié)構(gòu)，對于W1導(dǎo)模慢光，本研究得到了平均折射率分別為47，67和130，中心波長處的帶寬為7.2，4.8和2.3 nm的寬帶慢光；對于s lot