光子晶體波導慢光性能及群速度動態(tài)調(diào)節(jié)研究.pdf

1、隨著電子器件的發(fā)展進入瓶頸,目前的光通信系統(tǒng)中,光子晶體由于其獨特的光學周期性質(zhì)和傳輸光子的機理,已經(jīng)吸引了越來越多的關注。近十幾年里,光子晶體中的慢光技術已經(jīng)從最初的理論構想逐步發(fā)展成為一個涉及大量實際應用的領域。在實現(xiàn)全光網(wǎng)絡,全光緩存,光交換的進程中,光子晶體中的慢光技術為此提供了更好的選擇。光子晶體波導可以通過改變其結構特性和缺陷模式實現(xiàn)對慢光的控制,而且其結構設計多樣,易于控制和改變,本文圍繞光子晶體波導慢光的幾個特性以及光子

2、晶體波導群速度可控展開研究。論文主要完成的工作和取得的研究成果如下:
　　 (1)通過對常用的幾種材料所制作的光子晶體波導進行分析,采用介質(zhì)基底和缺陷模式相同但介電常數(shù)不同的光子晶體波導缺陷結構,分析比較產(chǎn)生慢光的群速度及色散的情況,得出隨著介質(zhì)基底介電常數(shù)的增加,光子晶體慢光波導的相對禁帶寬度增加,缺陷模式導光頻率降低,群速度減小。
　　 (2)設計了不同結構特性的二維光子晶體波導,分析其自身性能和帶隙寬度的差別。從光

3、子晶體波導的介質(zhì)柱形狀分析了它們對帶隙產(chǎn)生的影響。對于光子晶體波導慢光,設置不同的光子晶體波導的缺陷模式和不同的波導介質(zhì)柱形狀,分析發(fā)現(xiàn):隨著填充因子的半徑增加,群速度逐漸減小,導模的頻率也同時減小,更有效產(chǎn)生慢光。對于不同晶格形狀的光子晶體波導,仿真發(fā)現(xiàn)圓形晶格要比方形晶格光子晶體產(chǎn)生的禁帶更大,導模頻率略高,群速度也略高于方形晶格光子晶體波導。
　　 (3)針對于光子晶體波導中的材料色散和波導色散,分別作了研究。理論分析了波

4、導色散的情況,仿真得出影響超平坦色散區(qū)域范圍的因素,隨著材料基底介電常數(shù)的增加,超平坦區(qū)域的范圍減小,但較大的相對介電常數(shù)在頻帶邊緣可獲得更大的色散系數(shù)。方形晶格光波導的超平坦色散區(qū)域范圍要大于圓形晶格。通過控制光子晶體波導材料及結構可以靈活的動態(tài)控制光子晶體超平坦色散區(qū)域的大小。
　　 (4)參考電光效應和熱光效應的光子晶體動態(tài)調(diào)節(jié)方式,在設定熱光的光子晶體調(diào)節(jié)方式之后,研究慢光在導模中傳輸時的群速率情況。通過理論證明了能夠快