新型二維光子晶體自準直濾波器的設計與數(shù)值模擬.pdf

1、光子晶體因其色散關系的多樣性，能夠在與工作波長可比擬的尺度范圍內(nèi)實現(xiàn)對光傳輸?shù)亩鄻涌刂?，因此光子晶體器件有望在未來的集成光路(即光子芯片)獲得重要應用。在過去十幾年，基于光子晶體的微米尺度光器件已成為一個國際研究熱點。 本論文利用平面波展開法和時域有限差分法進行數(shù)值計算，利用光子晶體所特有的光束自準直現(xiàn)象，圍繞自準直光束干涉效應這一國際前沿課題，提出和設計了幾種新型二維光子晶體濾波器。主要研究工作和成果如下： 1.設計分

2、析了兩種基本類型的光子晶體(介質(zhì)圓柱和空氣圓孔)中的自準直光束全反射器和分束器。全反射器有兩種構(gòu)成方式：利用光子晶體禁帶以及空氣邊界來全反射；分束器利用空氣溝或者利用線缺陷來完成。通過這些器件能夠靈活控制光束直角轉(zhuǎn)彎和1：1比率的分束。 2.運用自準直光束之間的干涉原理，設計了光子晶體自準直Mach-Zehnder(MZ)干涉儀。主要包括介質(zhì)圓柱和空氣圓孔兩種類型，系統(tǒng)研究了它們的濾波特性。在自準直頻率范圍內(nèi)，兩個輸出端口的透射

3、譜均呈正弦形且互補，透射峰隨著兩干涉臂的光程差增加而向低頻移動。一組等頻率間隔的自準直光束可經(jīng)MZ干涉儀濾波為兩組頻率間隔倍增的光束?？捎糜诠庾有酒ǚ纸鈴陀闷骰騣nterleaver。 3.利用自準直光束垂直相交無串擾的特性，設計了折疊式MZ干涉儀。系統(tǒng)研究了它的特性。這個結(jié)構(gòu)不僅有上述MZ干涉儀的性質(zhì)，而且其光出口和入口在同一側(cè)，為將來器件的使用方便創(chuàng)造了有利條件，同時有效地減小了器件尺寸。 4.通過在光子晶體中加液

4、晶設計了可調(diào)MZ干涉儀，系統(tǒng)研究了它們的濾波特性，透射峰隨著液晶的有效折射率neff增加而向低頻移動，最大透射峰調(diào)節(jié)范圍大于相鄰透射峰間距。此干涉儀可用于可調(diào)式的波分解復用器或interleaver。 5.設計了基于自準直干涉效應的兩種類型光子晶體(介質(zhì)圓柱和空氣圓孔1Michelson干涉儀并系統(tǒng)分析了其濾波特性。透射峰隨兩干涉臂的光程差增加而向低頻移動，當一系列等頻率間隔的自準直光束同時入射進被Michelson干涉儀分成從