光子晶體波導(dǎo)慢光性能及群速度動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)研究.pdf

1、隨著電子器件的發(fā)展進(jìn)入瓶頸,目前的光通信系統(tǒng)中,光子晶體由于其獨(dú)特的光學(xué)周期性質(zhì)和傳輸光子的機(jī)理,已經(jīng)吸引了越來(lái)越多的關(guān)注。近十幾年里,光子晶體中的慢光技術(shù)已經(jīng)從最初的理論構(gòu)想逐步發(fā)展成為一個(gè)涉及大量實(shí)際應(yīng)用的領(lǐng)域。在實(shí)現(xiàn)全光網(wǎng)絡(luò),全光緩存,光交換的進(jìn)程中,光子晶體中的慢光技術(shù)為此提供了更好的選擇。光子晶體波導(dǎo)可以通過(guò)改變其結(jié)構(gòu)特性和缺陷模式實(shí)現(xiàn)對(duì)慢光的控制,而且其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)多樣,易于控制和改變,本文圍繞光子晶體波導(dǎo)慢光的幾個(gè)特性以及光子

2、晶體波導(dǎo)群速度可控展開研究。論文主要完成的工作和取得的研究成果如下:
　　 (1)通過(guò)對(duì)常用的幾種材料所制作的光子晶體波導(dǎo)進(jìn)行分析,采用介質(zhì)基底和缺陷模式相同但介電常數(shù)不同的光子晶體波導(dǎo)缺陷結(jié)構(gòu),分析比較產(chǎn)生慢光的群速度及色散的情況,得出隨著介質(zhì)基底介電常數(shù)的增加,光子晶體慢光波導(dǎo)的相對(duì)禁帶寬度增加,缺陷模式導(dǎo)光頻率降低,群速度減小。
　　 (2)設(shè)計(jì)了不同結(jié)構(gòu)特性的二維光子晶體波導(dǎo),分析其自身性能和帶隙寬度的差別。從光

3、子晶體波導(dǎo)的介質(zhì)柱形狀分析了它們對(duì)帶隙產(chǎn)生的影響。對(duì)于光子晶體波導(dǎo)慢光,設(shè)置不同的光子晶體波導(dǎo)的缺陷模式和不同的波導(dǎo)介質(zhì)柱形狀,分析發(fā)現(xiàn):隨著填充因子的半徑增加,群速度逐漸減小,導(dǎo)模的頻率也同時(shí)減小,更有效產(chǎn)生慢光。對(duì)于不同晶格形狀的光子晶體波導(dǎo),仿真發(fā)現(xiàn)圓形晶格要比方形晶格光子晶體產(chǎn)生的禁帶更大,導(dǎo)模頻率略高,群速度也略高于方形晶格光子晶體波導(dǎo)。
　　 (3)針對(duì)于光子晶體波導(dǎo)中的材料色散和波導(dǎo)色散,分別作了研究。理論分析了波

4、導(dǎo)色散的情況,仿真得出影響超平坦色散區(qū)域范圍的因素,隨著材料基底介電常數(shù)的增加,超平坦區(qū)域的范圍減小,但較大的相對(duì)介電常數(shù)在頻帶邊緣可獲得更大的色散系數(shù)。方形晶格光波導(dǎo)的超平坦色散區(qū)域范圍要大于圓形晶格。通過(guò)控制光子晶體波導(dǎo)材料及結(jié)構(gòu)可以靈活的動(dòng)態(tài)控制光子晶體超平坦色散區(qū)域的大小。
　　 (4)參考電光效應(yīng)和熱光效應(yīng)的光子晶體動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)方式,在設(shè)定熱光的光子晶體調(diào)節(jié)方式之后,研究慢光在導(dǎo)模中傳輸時(shí)的群速率情況。通過(guò)理論證明了能夠快