含負折射率材料的光子晶體波導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)(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(dǎo)。這種波導(dǎo)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(dǎo)理論的研究和光子晶體波導(dǎo)器件的應(yīng)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(dǎo)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(yīng)。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(dǎo)進行了改進。 由于光子晶體波導(dǎo)具有復(fù)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(dǎo)進行分析研究。時域有限差分法(FiniteDifferenceTimeDomain，簡稱FD