一維薄膜光子晶體理論與應(yīng)用研究.pdf

1、光子晶體不僅具有理論價(jià)值,更具有廣闊的應(yīng)用前景,自從其誕生就引起了研究者的濃厚興趣.本文以一維光子晶體的理論分析為基礎(chǔ),主要研究了一維光子晶體超晶格結(jié)構(gòu)和一維光子晶體超棱鏡效應(yīng),并基于此開發(fā)了一維薄膜光子晶體器件和應(yīng)用,主要涉及了以下幾個(gè)方面的內(nèi)容:1.基于一維光子晶體超晶格結(jié)構(gòu)能帶調(diào)整,提出了薄膜多峰濾光片設(shè)計(jì)的一種新機(jī)理.提出了兩種薄膜多峰濾光片的設(shè)計(jì),一種是基于兩個(gè)一維光子晶體的迭加,在兩者禁帶和能帶交疊的區(qū)域出現(xiàn)了多組含多個(gè)透射

2、峰的通帶,另一種基于三個(gè)光子晶體的迭加.討論了結(jié)構(gòu)中不同參數(shù)對(duì)于器件通帶特性的影響.2.利用一維薄膜光子晶體超晶格的概念,提出了新的偏振帶通濾波器的設(shè)計(jì)方法.這種TM偏振分量透射而TE偏振分量反射的新型帶通濾波器,是基于一維光子晶體能帶結(jié)構(gòu)中TM模與TE模的差異,及超晶格結(jié)構(gòu)中不同光子晶體中能帶相互作用的綜合效果.用緊束縛的方法解釋了透射峰數(shù)值與重復(fù)周期s之間的關(guān)系,并由此改進(jìn)結(jié)構(gòu),增加缺陷層之間的距離減少缺陷模的耦合來(lái)控制偏振濾波器的

3、透射通帶數(shù)目,改進(jìn)光學(xué)性能.3.基于光在光子晶體中的傳播的初步探討,研究了規(guī)整周期性的一維結(jié)構(gòu)的超棱鏡效應(yīng)和非周期性一維結(jié)構(gòu)中類似的群速度效應(yīng),討論了空間色散與時(shí)間色散之間的關(guān)系,分析了光在一些典型的非周期結(jié)構(gòu)中的行為.4.利用薄膜法布里-珀羅腔濾光片在峰值波長(zhǎng)處具有較大的群延遲的特性,我們?cè)O(shè)計(jì)并從實(shí)驗(yàn)上驗(yàn)證了光束傾斜入射時(shí)這種結(jié)構(gòu)中存在的超棱鏡效應(yīng).實(shí)驗(yàn)可以明顯探測(cè)出不同波長(zhǎng)的入射光對(duì)應(yīng)了不同的出射位置,測(cè)試結(jié)果表明透射峰值波長(zhǎng)處的空

4、間色散最大位移值達(dá)到65um,在782nm至787nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)器件的色分辨率可以達(dá)到3.4°/nm.實(shí)際測(cè)試曲線與理論模擬結(jié)果吻合得很好.5.提出了具有改進(jìn)雙啁啾鏡結(jié)構(gòu)的兩種空間解波分復(fù)用器的設(shè)計(jì).一種是將初始雙啁啾鏡的布拉格膜重復(fù)相同周期來(lái)提高空間線性側(cè)向位移,克服了波長(zhǎng)之間分辨率不夠高的缺點(diǎn),獲得不同波長(zhǎng)的光束出射時(shí)更大的空間分離;另一種是根據(jù)需要將初始雙啁啾鏡的不同布拉格膜重復(fù)不同周期以改善線性空間位移的不足,得到了在信道中心附