光子晶體波導特性分析與基于自映像原理的器件設計.pdf

1、光子晶體是按照晶體的對稱性制備的周期性介電結構，其基本特征是具有光子帶隙結構。光子晶體的帶隙結構由光子晶體的對稱性、材料的介電常數和原胞的大小決定。光子晶體已成為近年來國際科學領域研究熱點。
　　 光子晶體結構的復雜性，使人們難以對其做定性或解析分析，只能應用繁復的數值模擬。本論文采用的理論方法是時域有限差分方法(FDTD)，該方法在電磁場數值模擬領域正受到越來越多的注意。它直接在時域求解離散化了的麥克斯韋方程組，能模擬任意幾何

2、形狀的結構;它的另外一個優(yōu)點是可以通過脈沖輸入響應的傅立葉變換，一次計算出包含很大頻率范圍的結果。本文利用時域有限差分方法分析了光子晶體線缺陷的電磁特性，然后分析了線缺陷與點缺陷的耦合特性，并設計了一種能提高單頻電磁波耦合效率的分頻模型。
　　 在本文中所設計的器件其主要原理是多模干涉自映像效應，它可以簡單地描述為：在多模波導自映像效應中，沿著波導的傳播方向，將周期性地自復制出輸入場的單像或多像。自鏡像效應是多模波導中被激勵起來

3、的模式間相長性干涉的結果，多模干涉器的工作原理是基于Ulrich的多模波導的自鏡像效應。通過這個效應，沿波導的傳播方向將周期性地產生輸入場的一個或多個像。基于此原理設計的1×2波分器：由單模波導不對稱入射的多模干涉區(qū)的結構，數值分析光在多模干涉區(qū)傳播過程中成像位置。利用導模傳輸法計算正像與鏡像的位置設定輸出波導位置。將二個或二個以上光子晶體波導平行鄰近放置，可構成一個定向耦合器，根據自映像原理設計的1×N分束器：由單模波導對稱入射的多模