含負折射率材料的光子晶體波導特性研究.pdf

1、近幾十年來，光通信技術(shù)的發(fā)展給通信領(lǐng)域帶來了革命性的變化。光波導作為光通信中重要的一個部分，技術(shù)上不斷完善，材料上不斷更新。光子晶體(PhotonicCrystal)這種新型材料的最大特點是存在光子帶隙，頻率落在光子帶隙內(nèi)的電磁波不能在光子晶體中傳播，因而具有阻光性，能夠很好的控制光在介質(zhì)中傳輸。光子晶體波導(PhotonicCrystalWaveguide)的出現(xiàn)為解決光通信中存在的問題提供了良好的解決途徑。 目前的研究表明，

2、在光子晶體中引入線性缺陷便可以構(gòu)成光子晶體波導。這種波導不僅能實現(xiàn)低的傳輸損耗，而且還能支持非常小的彎曲半徑。目前光子晶體波導理論的研究和光子晶體波導器件的應用取得了較大進展。本文在這一基礎(chǔ)上，提出在光子晶體波導中引入負折射率材料(NegativeRefractionIndexMaterials)，可獲得更好的傳輸特性。 負折射率材料也稱為左手材料(Left-HandedMaterials)?！白笫中浴边@一說法的來歷是：當ε和μ

3、均為負值時，電磁波的電場E的方向、磁場H的方向，以及波面前進的方向，分別與人的左手大拇指、食指及中指相對應。當電磁波進入負折射率的材料中后，會有與普通材料相反的性質(zhì)。本文正是利用這些性質(zhì)對光子晶體波導進行了改進。 由于光子晶體波導具有復雜的結(jié)構(gòu)，無法從麥克斯韋方程出發(fā)得到精確的解析解，只是能通過數(shù)值計算的方法進行計算機仿真來對光子晶體波導進行分析研究。時域有限差分法(FiniteDifferenceTimeDomain，簡稱FD