Bragg帶隙的研究及其二維光子晶格波導的光學特性的分析.pdf

1、光子晶體是折射率在空間周期性變化的介電結(jié)構(gòu)。當光波在周期性排列的光子晶格中傳播時，由于在不同介質(zhì)交界面處介質(zhì)對光波的布拉格散射，光波將受到調(diào)制而形成能帶結(jié)構(gòu)，并導致在帶與帶之間出現(xiàn)光子帶隙。頻率落在帶隙中的電磁波被禁止傳播，或沿布拉格角傳播的單色光子被衍射，完全偏離了原來的傳播方向，形成布拉格禁帶。但只具有光子禁帶的光子晶格無法有效的控制光在其中的傳播行為，我們在一塊完美的光子晶體中引入某種缺陷，當缺陷模落在晶格的帶隙內(nèi)時，光波就會被局

2、域在缺陷位置或沿缺陷傳播。而且，光誘導光子晶格的方法是研究周期性光學微結(jié)構(gòu)最簡單、最便捷，而成本又最低的方法。研究不同晶格缺陷的光學特性，是實現(xiàn)用缺陷態(tài)光子晶格控制光波傳輸?shù)南葲Q條件。因此，用這種方法在LiNbO3:Fe晶體中研究光子晶格的禁帶位置、帶寬及點缺陷的植入對光子晶格的發(fā)展和應(yīng)用具有十分重要的意義。
　　 本文研究了利用振幅掩模的傅里葉變換法在LiNbO3:Fe晶體內(nèi)制作的光子晶格中找到帶隙的位置，討論了影響光子禁帶寬

3、度的因素；對如何展寬光子禁帶進行了實驗研究；對LiNbO3:Fe晶體中點缺陷的制作與導光性質(zhì)進行了研究。所完成的主要工作如下：⑴利用雙孔振幅掩模的傅里葉變換法在LiNbO3:Fe晶體中制作了一維光子晶格，并通過透射效率測出滿足布拉格衍射條件的帶隙角寬度，分析了在角度域范圍內(nèi)影響帶寬的因素。⑵利用振幅掩模的傅里葉變換法制得了一維光子晶格，在測得其帶隙位置、帶寬的基礎(chǔ)上討論了掩模的孔間距不變條件下，掩?？椎臄?shù)目由3個增加到5個的晶格帶隙情況

4、。由實驗觀察發(fā)現(xiàn)了奇特的現(xiàn)象：布拉格衍射光的數(shù)目由2個增加到4個。從而使一個Bragg衍射角增加為多個Bragg衍射角，提高了非平行光的Bragg衍射效率。但這些衍射光是角分立的，如果能使這些衍射光成為角連續(xù)的，則能從根本上增大Bragg帶寬，大大提高光子晶體光纖的導光能力?；谶@種思想，我們利用孔間距為2mm的4孔振幅掩模制得的一維光子晶格中實現(xiàn)了多個Bragg帶隙首尾相連，達到了帶隙增寬的目的。從而，這種行之有效的辦法對光能的利用率