基于2維光子晶體的光波導器件設計與仿真【開題報告+文獻綜述+畢業(yè)設計】

1、1畢業(yè)設計開題報告畢業(yè)設計開題報告通信工程通信工程基于基于2維光子晶體的光波導器件設計與仿真維光子晶體的光波導器件設計與仿真一、選題的意義與背景：自從1864年英國科學家麥克斯韋預言了電磁波的存在1887年德國科學家赫茲用實驗證實了電磁波的存在之后，人類對電磁波的研究已深入各個領域，應用非常廣泛。例如無線電波傳輸、光纖通信和移動通信、雷達技術、微波、天線電磁成像等等。隨著電磁波理論在光通信領域的不斷應用及對光傳輸材料的不斷研究，光子晶體

2、概念被提了出來。光子晶體是指具有光子帶隙（PhotonicBGap簡稱為PBG）特性的人造周期性電介質結構。自1987年Yablonovitch和John分別獨立提出光子晶體的概念以來，光子晶體的理論和實驗研究以及相關應用得到了迅速的發(fā)展。迄今為止，已有多種基于光子晶體的全新光子學器件被相繼提出，并且隨著半導體微加工技術的進步和發(fā)展，人們對這些器件開展了深入系統(tǒng)的實驗研究。這些光子晶體光學器件使信息處理技術的“全光子化”和光子技術的“微

3、型化”與“集成化”。光子晶體成為光波導是集成光學重要的基礎性部件，它能將光波束在光波長量級尺寸的介質中，長距離無輻射的傳輸。光子晶體波導是光子晶體研究中非常重要的一個方面，對于基于光子晶體的光集成、光通信及光傳感技術，光子晶體波導都是最基本的器件，也是開發(fā)和設計其他各種器件的基礎，由于三維光子晶體及波導的加工制作尚不成熟，對于光子晶體波導的研究主要集中二維光子晶體波導方面。平面波導器件又稱為光子集成器件。其技術核心是采用集成光學工藝根據

4、功能要求制成各種平面波導。目前主要的研究工作一方面是基于光子晶體波導的各種器件的設計制作，例如濾波器、分束器，耦合器以及波分復用器這些器件在尺寸上要比傳統(tǒng)集成光學器件小的多。另一方面是二維光子晶體波導用于慢光、光學非線性效應及他們的應用。3效率。PML吸收邊界的反射系數可低于－70dB，比其他各種邊界改善約40dB。3.降低損耗：光束在二維光子晶體的光波導器件中傳輸過程中由于影響的因素包括很多，如設置網格的缺陷，網格尺寸不同帶來的影響，

5、等等問題一定會帶有一定程度的能量損耗，如何通過進行優(yōu)化使器件傳輸效率盡可能的高是本課題非常重要的一部分。三、研究的方法與技術路線：研究方法研究方法：本課題主要是以FDTD理論為基礎，采用商用軟件XFDTD6.5來對所設計的二維光子晶體T型波導進行仿真，計算出電磁場分布及隨時間的變化，計算輸入輸出處的傳輸功率、器件傳輸效率等各種參數。技術路線：技術路線：1閱讀大量有關本課題算法的的有關文獻，如FDTD算法，光子晶體禁帶算法，邊界吸收條件等

6、等。2了解XFDTD軟件功能，并能熟練使用3結合平面波展開法計算禁帶寬度在XFDTD軟件設計畫出二維光子晶體的光波導器件并設置好吸收邊界條件。4通過XFDTD軟件仿真得到二維光子晶體的光波導器件中的光束傳輸。并獲取相關仿真參數（如輸入輸出處的EH場分布圖等）計算的到相應的數據（如輸出功率、傳輸功率、透過率等）。5對仿真圖和數據進行分析，計算的到相應的數據（如輸出功率、傳輸功率、透過率等）。6根據得到的相關數據對仿真器件進行完善（如網格的