光子晶體自準直特性及其在激光雷達中的應用.pdf

1、隨著半導體集成越來越接近極限，光子晶體在新一代光通信系統(tǒng)中的應用顯得更為迫切。其優(yōu)越的性能和特殊的色散特性為其在一個很小尺度范圍內(nèi)控制光和電磁波的傳播提供了一個全新的途徑，使得它可以有效地滿足器件小型化和集成化的需求。
　　光子晶體自準直效應是近年來才發(fā)現(xiàn)并開始研究的。本論文主要從光子晶體基本理論出發(fā)，在分析研究了光子晶體自準直特性的基礎上，經(jīng)過分析仿真提出和設計了基于自準直效應的新型二維光子晶體器件，并將全反射鏡和自準直約束結構

2、引入激光雷達系統(tǒng)中，經(jīng)過分析，不僅實現(xiàn)了濾波和準直約束，而且為這類器件在未來光通訊中的發(fā)展應用提供了新的設計思路。
　　論文的主要內(nèi)容如下：
　　1、從群速度出發(fā)，對光子晶體三種特殊效應：負折射效應、自準直效應和超棱鏡效應進行了分析討論。由于群速度方向總是垂直于等頻線（面），所以當?shù)阮l線（面）平坦時，群速度方向一致，光束就可以自準直傳播。
　　2、對光子晶體的三種數(shù)值計算方法：傳輸矩陣法、平面波展開法、時域有限差分法進

3、行了推導，并分別介紹了它們的優(yōu)缺點和適用范圍。
　　3、討論了光子晶體的禁帶特性，分析了晶體結構、填充比和介電常數(shù)對幾種常用晶體結構禁帶特性的影響，為下一步通過改變光子晶體的介質(zhì)填充比、介電常數(shù)等參數(shù)來優(yōu)化光子晶體的自準直傳輸特性打下基礎。
　　4、對光子晶體準直效應的產(chǎn)生進行了理論上的分析，并用FDTD方法對傳輸過程進行了模擬；分析了入射光的寬度、晶體結構寬度和隨機性誤差等三種因素對自準直傳輸?shù)挠绊憽?br>　　5、在對自