基于光子晶體的全光邏輯門研究.pdf

1、光子晶體（Photonic Crystal）是一種人造的具有光子禁帶帶隙（Photonic Band-Gap，PBG）特性的周期性電介質(zhì)結(jié)構(gòu)，其禁帶帶隙的特性能被應用在很多的領(lǐng)域中。用于研究光子晶體特性的算法有很多，其中包括平面波展開法（Plane Wave Expansion Method，PWE），時域有限差分法（Finite Difference Time Domain， FTDT），傳輸矩陣法（Transfer Matrix M

2、ethod，TMM），散射矩陣法（Scattering Matrix Method，SMM）等，在本文的研究中主要采用的是平面波展開法和時域有限差分法。通過在完整光子晶體內(nèi)引入不同的缺陷，可以形成光子晶體波導和光子晶體諧振腔。相比較于傳統(tǒng)的光波導，光子晶體波導能夠以很低的能量損耗，甚至是零損耗在大的拐角處實現(xiàn)信號傳輸。相較于傳統(tǒng)的光學諧振腔，光子晶體諧振腔因為能量損耗低以及諧振譜較窄，能獲得很高的品質(zhì)因子和產(chǎn)生很高的能量密度。這些優(yōu)點都

3、使得光子晶體便于集成并且制成的器件性能良好，逐步被人們所重視和青睞，在新興的集成光學和全光通信網(wǎng)絡中的應用越來越廣泛。
　　本論文首先對光子晶體的基本概念、特性及其在全光網(wǎng)絡中的應用進行了總結(jié)。通過對平面波展開法和時域有限差分法的介紹，對光子晶體的晶格結(jié)構(gòu)、光子晶體的禁帶帶隙及其影響因素進行了研究，并發(fā)現(xiàn)了晶格結(jié)構(gòu)、介質(zhì)柱半徑、極化模式、相對折射率介質(zhì)柱形狀等因素會對光子晶體禁帶帶隙的大小和分布產(chǎn)生不同影響，同時總結(jié)其影響規(guī)律。此