非對稱光子晶體波導的設計和寬帶慢光特性的研究.pdf

1、未來光網絡的一個發(fā)展趨勢是光子器件的集成化，而其中實現(xiàn)全光網絡最為關鍵的倆項技術是光緩存和全光信號處理。近年來，慢光的研究取得了進展，慢光具有很低的群速度，被認為能夠為實現(xiàn)光緩存和全光信號處理提供有效的解決辦法。同時慢光的研究結果告訴我們，慢光能夠壓縮光脈沖，使得光脈沖能量密度增大，從而有助于提高各類非線性光效應。光子晶體波導由于其具有體積小，易于高密度集成和室溫下操作，并且具有很大的帶寬和很低的色散，從而使得光子晶體波導較其他慢光的方

2、法具有非常大的優(yōu)勢。
　　本論文以光子晶體的基本原理為出發(fā)點，介紹光子晶體波導的電磁理論和相關的數值方法，然后設計出倆類新型的光子晶體波導，并詳細分析了它們的慢光性能和色散特性。具體的研究內容如下：
　　（1）深入討論了光子晶體波導寬帶慢光的機理，總結對比先前各類慢光波導的慢光性能，在此基礎之上，基于傳統(tǒng)的圓形空氣孔光子晶體波導，通過有選擇性地移動靠近波導倆側的倆排空氣孔，得到了四種非對稱的波導結構。通過平面波展開法全面研究

3、了各排空氣孔位置的移動對能帶曲線的影響，并且研究了慢光波導的色散特性，本研究得到了平均群折射率分別為41,50,68和114，1550 nm中心波長處的帶寬分別為12.3nm，11nm，7.8nm和4.7nm的寬帶慢光。所得到的四種結構的GBP均在0.3以上。之后，采用時域有限差分的方法驗證了之前的計算結果，倆種方法得到的結果非常地吻合，時域上很小的脈沖展寬也證實所設計結構的低色散特性。
　?。?）探討了近些年研究較多的狹縫型光子

4、晶體波導，并且比較現(xiàn)有多種類型的狹縫型光子晶體波導的慢光性能，然后提出了一種新型的非對稱狹縫光子晶體慢光波導結構，通過沿與狹縫平行方向非對稱地移動線缺陷波導倆側的倆排空氣孔，打破光子晶體關于狹縫的對稱性，再分別對狹縫波導中的倆種導模-W1導模和 slot導模進行了慢光優(yōu)化，先后得到了六種寬帶慢光結構，對于W1導模慢光，本研究得到了平均折射率分別為47，67和130，中心波長處的帶寬為7.2，4.8和2.3 nm的寬帶慢光；對于s lot