可用于光通信的一維光子晶體特性的研究.pdf

1、光子晶體是一種人工制備的、折射率在空間周期性變化的光學材料。它只允許一定頻率內(nèi)的電磁波在其中傳播，具有光子禁帶特征以及光子局域化等特性。一維光子晶體具有設(shè)計簡單、成本低、制作容易等特點，受到了人們的普遍關(guān)注。 本論文利用傳輸矩陣法研究了分形康托多層結(jié)構(gòu)序列的一維光子晶體的光學傳輸特性，討論了其傳輸譜的scalability和sequential splitting特性。在此基礎(chǔ)上，把G=3，N＝3的三分康托多層結(jié)構(gòu)看作是由光學厚

2、度均為λ0/4的兩種電介質(zhì)按分形康托序列堆砌27層而成。首先，用五層光學厚度λ0/5的第三種缺陷介質(zhì)替換分形結(jié)構(gòu)中第11—15層的低折射率介質(zhì)，構(gòu)造出一種新結(jié)構(gòu)的一維光子晶體。研究結(jié)果表明，新結(jié)構(gòu)有更寬的帶隙，并在中心波長處出現(xiàn)了一個超窄透射窗口；當中心波長λ0=1550nm時，透射窗口的半高寬僅為0．2nm。晶體的這一特性說明它有很好的超窄帶濾波功能。按照類似的設(shè)計思想，用光學厚度為λ0/14的第三種缺陷介質(zhì)替換分形多層結(jié)構(gòu)中第13～

3、15層的低折射率介質(zhì)，得到一種新的一維光子晶體耦合腔結(jié)構(gòu)。數(shù)值研究結(jié)果表明，新結(jié)構(gòu)的傳輸譜的帶隙同樣被展寬，并在寬的帶隙中出現(xiàn)了高透射率的透射窗口。保持缺陷層的幾何厚度不變，改變?nèi)毕輰与娊橘|(zhì)的折射率，該透射窗口位置將在很大的范圍內(nèi)移動，能掃過大半個禁帶。如果缺陷層介質(zhì)選取合適的、折射率連續(xù)可調(diào)的材料，新耦合腔結(jié)構(gòu)就具有非常好的寬范圍、超窄帶、波長可調(diào)諧濾波功能。以上這些特性在光通信超密集波分復用和光學精密測量等技術(shù)中有重要的應用價值。