基于表面波調(diào)制的新型光子晶體器件研究.pdf

1、近年來,密集波分復(fù)用(dense wavelength division multiplexer,DWDM)技術(shù)在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)核心網(wǎng)絡(luò)受到越來越多的關(guān)注,它以全新的方式,在現(xiàn)有光纖通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)上極大地?cái)U(kuò)大了容量。在DWDM系統(tǒng)中,關(guān)鍵的元件就是波分復(fù)用/解復(fù)用器。設(shè)計(jì)體積小、加工簡單、使用便捷且便于光路集成的光波解復(fù)用器是實(shí)現(xiàn)未來全光網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)之一。圍繞這一研究熱點(diǎn),本文重點(diǎn)研究二維光子晶體波導(dǎo)對(duì)出射光的調(diào)控規(guī)律,并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出一種

2、新型的波分解復(fù)用器,取得一些創(chuàng)新性成果。具體內(nèi)容歸納如下。
　　 1.研究了二維光子晶體波導(dǎo)波紋面調(diào)控出射光的規(guī)律,設(shè)計(jì)出一種新型的基于表面波調(diào)制的新型波分解復(fù)用器。首先用一個(gè)簡單的衍射示意圖結(jié)合光柵方程成功的闡述波紋面調(diào)控光束的物理機(jī)制。然后用時(shí)域有限差分法(finite-differencetime-domain,FDTD)系統(tǒng)地研究波紋面參數(shù)電介質(zhì)柱半徑和折射率對(duì)焦點(diǎn)移動(dòng)的影響,發(fā)現(xiàn)對(duì)于同一頻率的光焦點(diǎn)位置會(huì)隨電介質(zhì)柱半徑

3、和折射率的增大而遠(yuǎn)離波紋面;同時(shí)還發(fā)現(xiàn)對(duì)于通過同一波導(dǎo)傳輸?shù)牟煌l率的光,焦點(diǎn)的位置會(huì)隨光源頻率的增加而遠(yuǎn)離波紋面,并且光束還會(huì)隨頻率的增大而拉長。根據(jù)上述物理機(jī)制和調(diào)控規(guī)律,我們第一次實(shí)現(xiàn)了能夠?qū)⑻囟úㄩL的光聚焦在光子晶體軸線上的不對(duì)稱波紋面,而對(duì)于其它不同波長的光源,出射光偏離軸線聚焦,從而實(shí)現(xiàn)波分解復(fù)用功能。此外,還發(fā)現(xiàn)波導(dǎo)的縱向?qū)挾群筒▽?dǎo)寬度對(duì)聚焦光束也會(huì)有影響。
　　 2.設(shè)計(jì)了一種新的二維光子晶體斜面波導(dǎo)結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)這

4、種波導(dǎo)在不改變出射端面波紋周期的情況下也能實(shí)現(xiàn)對(duì)出射光的聚焦,這是與前面研究的平面波導(dǎo)(出射端面為平面的波導(dǎo))的最大不同之處。同樣地,我們利用衍射原理圖對(duì)斜面波導(dǎo)聚焦光束的機(jī)理進(jìn)行了簡單的說明。通過用FDTD法仿真還發(fā)現(xiàn)光束的聚焦位置會(huì)隨斜面角度的增大而靠近波導(dǎo)出口;同時(shí)發(fā)現(xiàn)不同頻率的光在經(jīng)過同一斜面波導(dǎo)傳輸后,光束的聚焦位置會(huì)隨頻率的增加而遠(yuǎn)離波導(dǎo)出口。此外還簡單地研究了在斜面波導(dǎo)出射端形成偏轉(zhuǎn)光束的兩種情況,當(dāng)波導(dǎo)兩側(cè)斜面的角度不同