光學(xué)微結(jié)構(gòu)的性質(zhì)研究.pdf

1、納米尺寸光學(xué)微結(jié)構(gòu)研究是當(dāng)前國(guó)際上納米科學(xué)研究的前沿領(lǐng)域，納米線波導(dǎo)適用于制作納米光單元器件，在物理、化學(xué)、生物及材料等研究方面具有相當(dāng)?shù)膽?yīng)用前景。目前，納米光波導(dǎo)的研究主要集中在制作高質(zhì)量低損耗的納米線波導(dǎo)和利用它進(jìn)行光傳輸實(shí)驗(yàn)，在理論上的研究開展較少。 本文利用時(shí)域有限差分法(Finite-DifferenceTime-Domain，F(xiàn)DTD)對(duì)納米光波導(dǎo)中光的光場(chǎng)分布和納米定向耦合器的耦合現(xiàn)象進(jìn)行了理論分析，并與亞微米波導(dǎo)

2、之間進(jìn)行了比較和分析。FDTD是當(dāng)前解決電磁場(chǎng)問(wèn)題最受歡迎的數(shù)值方法之一，它對(duì)媒質(zhì)的非均勻性，各向異性，色散特性和非線性問(wèn)題均可得到精確模擬，具有廣泛的實(shí)用性。 本文首先對(duì)TE波在不同直徑的波導(dǎo)中的傳輸進(jìn)行了理論分析，用FDTD法模擬了波導(dǎo)寬度W分別為500nm、100nm、20nm的情況，并做出了比較。結(jié)果芯層中的能量所占的比例分別為88.7％、24.5％、3.25％。在納米波導(dǎo)中強(qiáng)散射是一個(gè)非常顯著的特點(diǎn)。通過(guò)比較得出了散射

3、隨W的減小而增強(qiáng)，而集中在芯層內(nèi)的光能隨W的減小而減小的結(jié)論。 本文接著對(duì)了納米定向耦合器進(jìn)行了模擬仿真。分析了不同直徑和不同波導(dǎo)間距對(duì)耦合現(xiàn)象的影響。比較了直徑分別為500nm，100nm，和20nm的兩完全相同的平行波導(dǎo)所構(gòu)成的定向耦合器在波導(dǎo)間的空間距離分別為200nm，80nm和20nm時(shí)的耦合現(xiàn)象。結(jié)果表明直徑為500nm情況下，定向耦合現(xiàn)象很明顯，光場(chǎng)在兩波導(dǎo)間交替?zhèn)鬏敚荫詈现芷陂L(zhǎng)度與波導(dǎo)間距成正比，隨波導(dǎo)間距的縮