光子晶體表面波導與多模波導的光傳輸特性.pdf

1、雖然集成光學的概念已經(jīng)提出了近40年,但是由于用于集成的傳統(tǒng)光子學器件在原理、材料、制備工藝等方面存在較大的差異,特別是器件尺寸較大和集成度不高,使得光子集成遠未達到預期的目的。光子晶體作為一種新型的人工微周期性結(jié)構(gòu),由于能夠在波長的尺度對光波產(chǎn)生限制效應(yīng),而得到人們廣泛的關(guān)注。光子晶體波導由于具有導光高效和尺寸微小等特性,使得基于它構(gòu)建的光子學器件在光集成回路中有著廣泛的應(yīng)用前景。本論文分別從二維光子晶體平板的外部和內(nèi)部展開,結(jié)合該平

2、板結(jié)構(gòu)的全內(nèi)反射和表面模特征,研究表面波導和多模干涉型波導中的光傳輸特性。
　　 首先研究了基于三角晶格空氣孔型光子晶體平板的表面模波導的光傳輸特性,利用時域有限差分法模擬了表面波在光子晶體的外部空間的傳輸行為,結(jié)果表明,這種表面模不僅可以沿著光子晶體表面高效的導光,而且可以用來設(shè)計一款新型的、高效的和寬帶寬的表面波導濾波器。此外,探索了表面波導異質(zhì)結(jié)之間的耦合特性,該異質(zhì)結(jié)是由不同截斷參數(shù)的兩個表面波導級聯(lián)而成的。模擬結(jié)果表明

3、這種異質(zhì)結(jié)具有耦合效率高和對接口位置不敏感等特性。
　　 其次將沒有光子帶隙的三角晶格型光子晶體多模波導等效為三層平板介質(zhì)波導,基于白映像原理,研究了該種波導結(jié)構(gòu)中的多模干涉效應(yīng),采用時域有限差分法模擬了光傳播行為。模擬結(jié)果表明該等效結(jié)構(gòu)能有效地分析波導的特性。全內(nèi)反射和分布式布拉格反射的聯(lián)合效應(yīng)引導著光場高效地沿波導傳播,透射帶寬隨波導寬度增大而減小,并且隨著填充率的增大,高透射區(qū)域?qū)⑾虿ㄩL減小的方向眵動,寬度和透射率也隨之增