混合柱形二維光子晶體禁帶及慢光特性研究.pdf

1、為了進(jìn)一步提升通信網(wǎng)的承載能力和服務(wù)質(zhì)量,“全光網(wǎng)絡(luò)”將是下一代網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)。全光網(wǎng)絡(luò)是將目前電子網(wǎng)絡(luò)中的路由、交換、存儲(chǔ)等處理步驟全部在光域中實(shí)現(xiàn),無(wú)需“光-電-光”轉(zhuǎn)換。目前光緩存器件的缺乏是實(shí)現(xiàn)全光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的主要瓶頸,而光子晶體能夠很好地滿足這一需求。作為人工晶體結(jié)構(gòu)它具有光子帶隙和光子局域兩個(gè)重要特性。利用這些特性可以實(shí)現(xiàn)對(duì)光子的有效控制,產(chǎn)生光子晶體慢光,從而能夠制造實(shí)用的光緩存器件。
　　 論文從探索調(diào)節(jié)光子晶體禁

2、帶以及慢光特性的新方法著手,設(shè)計(jì)了一種新型光子晶體結(jié)構(gòu),即在同一個(gè)光子晶體中加入兩種不同形狀的介質(zhì)柱形成混合柱形光子晶體。在建立混合柱形光子晶體仿真模型后,首先分析其禁帶特性,然后在完美光子晶體中加入缺陷,制造波導(dǎo)慢光并計(jì)算慢光的群速度和群速度色散,最后設(shè)計(jì)了一種線缺陷與耦合腔缺陷缺結(jié)合的新型缺陷波導(dǎo),分析其中禁帶導(dǎo)模的慢光特性。論文主要的工作及創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　 (1)設(shè)計(jì)了同時(shí)含有圓形和正方形介質(zhì)柱的光子晶體結(jié)構(gòu),將兩種介質(zhì)

3、柱間隔排列形成混合柱形光子晶體。利用MPB建立這種光子晶體的仿真模型。
　　 (2)將混合柱形光子晶體與圓形和正方形單一柱形光子晶體分別在正方形和三角形晶格中進(jìn)行比較,計(jì)算它們的能帶分布和禁帶情況,發(fā)現(xiàn)對(duì)于正方形晶格,混合柱形使光子晶體的TM模高階能帶向低頻方向移動(dòng),禁帶的寬度和位置介于正方形柱體和圓形柱體之間。在正三角形晶格中,混合柱形光子晶體出現(xiàn)了明顯的TE模禁帶。同時(shí)能帶頻率向低頻方向移動(dòng)的現(xiàn)象也存在于正三角形晶格混合柱形

4、光子晶體中。
　　 (3)在混合柱形完美光子晶體中分別添加線缺陷和耦合腔缺陷,計(jì)算其中禁帶導(dǎo)模的群速度以及群速度色散變化情況。通過(guò)不同晶格以及不同柱形光子晶體之間的比較,可以發(fā)現(xiàn)耦合腔缺陷能夠產(chǎn)生更低的群速度,而在相同缺陷形式中,三角形晶格波導(dǎo)慢光的零色散點(diǎn)群速度更小。混合柱形光子晶體的零色散點(diǎn)群速度以及頻率位置都介于圓形和正方形介質(zhì)柱光子晶體之間,并且由于超胞中兩種柱形的數(shù)量關(guān)系,色散曲線更接近圓形柱。
　　 (4)在