二維光子晶體耦合腔波導(dǎo)結(jié)構(gòu)及慢光特性研究.pdf

1、光子晶體的概念為全光緩存器的實(shí)現(xiàn)提供了一種全新的想法。通過光子晶體波導(dǎo)實(shí)現(xiàn)可被實(shí)用化及擁有出色緩存性能的光緩存器對(duì)全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展具有重要意義。利用光子晶體波導(dǎo)實(shí)現(xiàn)的光緩存器件由于擁有獨(dú)特的微腔結(jié)構(gòu)，良好的慢光特性和常溫工作條件等諸多優(yōu)點(diǎn)，引起了越來越多的科研工作者的興趣。與線缺陷光子晶體波導(dǎo)相比，耦合腔光子晶體波導(dǎo)的導(dǎo)模曲線更加的平緩、群速度更小，可以被廣泛的應(yīng)用于光學(xué)時(shí)延線和光緩存上。
　　論文主要對(duì)光子晶體耦合腔波導(dǎo)的慢光特性

2、進(jìn)行了研究。設(shè)計(jì)了不同的單腔結(jié)構(gòu)、復(fù)合腔結(jié)構(gòu)和半周期型結(jié)構(gòu)的慢光波導(dǎo)，分析比較這些微腔的慢光性能，得出:半周期結(jié)構(gòu)的耦合腔具有最佳的慢光特性。
　　論文主要完成的工作及創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　1.以傳統(tǒng)方型腔為基礎(chǔ)，建立了三種不同的單耦合腔模型，研究了腔間距對(duì)一共四種微腔結(jié)構(gòu)的慢光特性影響。研究結(jié)果表明:(1)四種微腔的最大群速度都隨著腔間距的增大作相應(yīng)的線性減小。當(dāng)腔間距L=a時(shí)，最大群速度基本在10-1c左右。當(dāng)L=6a時(shí)，可

3、以達(dá)到10-3c的數(shù)量級(jí);(2)確定了以完美3×3正方形晶格為基礎(chǔ)的耦合腔中對(duì)慢光參數(shù)影響較大的的介質(zhì)柱的分布。調(diào)節(jié)正方晶格的中心介質(zhì)柱及中心列的上下兩個(gè)介質(zhì)柱半徑可以使慢光特性有較大的改變。
　　2.構(gòu)建了復(fù)合結(jié)構(gòu)的耦合腔模型。通過改變波導(dǎo)系統(tǒng)的介電常數(shù)分布的方式，仿真了以方型腔作為主腔，復(fù)合其它三種腔構(gòu)成的微腔波導(dǎo)慢光特性。仿真結(jié)果表明:(1)復(fù)合腔結(jié)構(gòu)的微腔可以有效的減小群速度;(2)作為一個(gè)單腔，復(fù)合腔的尺寸較大，這使得它

4、的歸一化延遲帶寬積(NDBP)數(shù)值低于0.1。
　　3.設(shè)計(jì)了半周期型耦合腔光子晶體波導(dǎo)。通過改變單個(gè)微腔的介電常數(shù)分布方式和零色散優(yōu)化方式來實(shí)現(xiàn)。在達(dá)到相同數(shù)量級(jí)的群速度時(shí)，其腔間距離正好是傳統(tǒng)方型微腔結(jié)構(gòu)的一半。仿真了半周期耦合腔的各項(xiàng)慢光參數(shù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:當(dāng)半周期微腔的邊緣介質(zhì)柱半徑Re固定為0.3a，腔間距L=3a時(shí)，具有最優(yōu)的慢光性能。其最大群速度可以達(dá)到3.532×10-3 c，帶寬大約為0.00020，NDBP值可