耦合腔光波導(dǎo)對群速度的調(diào)制.pdf

1、光子晶體是由兩種或者兩種以上折射率不同的介質(zhì)在空間周期性排列而形成的一種人工結(jié)構(gòu)。光子晶體的特征是具有光子禁帶，即特定頻率范圍的電磁波不能夠在光子晶體中傳播。這一重要特性使我們能夠像在半導(dǎo)體中控制電子的運動一樣控制電磁波在光子晶體中的傳播。通過在光子晶體中引進不同的缺陷，能夠制成共振腔、濾波器、光波導(dǎo)和超快光開光等許多新穎的光子器件。
　　基于周期結(jié)構(gòu)光子晶體的光波導(dǎo)可以分為兩種，一種是由在完整光子晶體中引入線缺陷構(gòu)成，另一種是由

2、相距一定距離的具有強局域特性的光學(xué)微腔排列構(gòu)成。第二種光波導(dǎo)又稱為耦合腔光波導(dǎo)，與第一種光波導(dǎo)相比，該種光波導(dǎo)有許多獨特的光學(xué)特性，比如具有較低的群速度，這為光子晶體在光通信中的實際應(yīng)用提供了新的可能。另外耦合腔光波導(dǎo)能夠同時實現(xiàn)低的群速度和強的光場強度，因此可以在脈沖壓縮、隨波長強烈變化的延遲線、增強受激輻射等應(yīng)用中發(fā)揮獨特作用。
　　目前人們已經(jīng)廣泛研究了電磁波在基于周期結(jié)構(gòu)光子晶體的耦合腔光波導(dǎo)中的傳輸特性。研究表明，可以實

3、現(xiàn)光在周期結(jié)構(gòu)光子晶體耦合腔光波導(dǎo)中傳播時，其群速度數(shù)值與真空中光速相比降低兩個數(shù)量級。但是該群速度的大小還不能滿足某些光子器件的要求。因此，如何進一步降低電磁波在光子晶體耦合腔光波導(dǎo)中的群速度成為了該領(lǐng)域的一個重要問題。
　　本論文主要利用時域有限差分方法和多重散射方法，系統(tǒng)研究了正方晶格光子晶體構(gòu)成的耦合腔光波導(dǎo)的特性，通過兩種方法來降低這種耦合腔光波導(dǎo)的群速度，并研究了新波導(dǎo)的傳輸特性。本文的主要工作分為兩個部分:第一部分研

4、究了微腔旋轉(zhuǎn)對正方晶格光子晶體構(gòu)成的耦合腔光波導(dǎo)群速度的影響；第二部分討論了在正方晶格光子晶體點缺陷之間插入幾排三角晶格介質(zhì)柱對耦合腔光波導(dǎo)群速度的影響。下面簡要介紹本論文研究的主要內(nèi)容與結(jié)果。
　　本論文分為六章。第一章為綜述，首先對光子晶體的特性和研究發(fā)展歷史做簡單介紹，然后對耦合腔光波導(dǎo)的物理特性進行了簡單介紹，并且回顧了耦合腔光波導(dǎo)的研究進展。第二章介紹了研究光子晶體所依據(jù)的理論，以及計算耦合腔光波導(dǎo)群速度所需的耦合理論。