19390.月牙形散射元構(gòu)建的二維光子晶體結(jié)構(gòu)的禁帶和慢光特性研究

1、分類號(hào)：O436.3密級(jí)：不保密UDC：UDC：539學(xué)校代碼：11065碩士學(xué)位論文月牙形散射元構(gòu)建的二維光子晶體結(jié)構(gòu)的禁帶和慢光特性研究月牙形散射元構(gòu)建的二維光子晶體結(jié)構(gòu)的禁帶和慢光特性研究郭月指導(dǎo)教師萬(wàn)勇教授學(xué)科專業(yè)名稱物理學(xué)論文答辯日期2015.06.11I摘要摘要本文采用月牙形散射元和新型的周期性結(jié)構(gòu)，對(duì)其構(gòu)建的二維硅基光子晶體的禁帶和慢光性質(zhì)進(jìn)行了研究。研究的內(nèi)容主要有：（1）敘述了與光子晶體相關(guān)的知識(shí)，包括概念、分類、特性

2、和應(yīng)用等，列舉了幾種常見(jiàn)的散射元，說(shuō)明了選取硅作為基底材料的原因，調(diào)研了與光子晶體知識(shí)相關(guān)的研究進(jìn)展。最后，介紹了光子晶體的理論基礎(chǔ)。（2）構(gòu)建了月牙形散射元，它具有各向異性和多個(gè)可控自由度等特點(diǎn)。采用月牙形散射元構(gòu)建了二維光子晶體，為了更好地研究影響光子晶體結(jié)構(gòu)帶隙的因素，使用Rsoft軟件計(jì)算并分析了完整六邊形晶格光子晶體結(jié)構(gòu)禁帶的變化規(guī)律。結(jié)果表明，月牙形空氣孔結(jié)構(gòu)的禁帶性質(zhì)變化較規(guī)律，且其TM模式下的性質(zhì)較好。因此，下面僅考慮T

3、M模式下，月牙形空氣孔構(gòu)建光子晶體模型的慢光性質(zhì)。（3）構(gòu)建了月牙形空氣孔型的線缺陷波導(dǎo)，通過(guò)調(diào)整圓柱半徑，并微調(diào)圓孔半徑和圓心距的方法，可以實(shí)現(xiàn)ng從64.3到203.6的慢光。通過(guò)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)參數(shù)，觀察到ng和f的關(guān)系曲線有明顯的規(guī)律：當(dāng)圓柱半徑從0.20a增大到0.30a的過(guò)程中，出現(xiàn)平帶的ng逐漸減小而帶寬逐漸增大；圓孔半徑對(duì)慢光的影響較大，在小范圍內(nèi)才會(huì)使色散降低；而隨著圓心距的變化，出現(xiàn)平帶的ng及其帶寬發(fā)生微調(diào)。通過(guò)平移散射元

4、和微調(diào)材料折射率等方法，也可以對(duì)慢光效應(yīng)產(chǎn)生一定的影響。（4）采用月牙形散射元構(gòu)建點(diǎn)缺陷耦合波導(dǎo)，使用Rsoft等軟件模擬并作圖。通過(guò)改變散射元結(jié)構(gòu)參數(shù)和散射元平移等方法，得出光子晶體耦合腔波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的慢光變化規(guī)律，并實(shí)現(xiàn)較好平帶下的極高群折射率。模擬結(jié)果顯示，通過(guò)調(diào)整月牙形散射元的曲率半徑和恰當(dāng)?shù)仄揭粕⑸湓确绞剑粌H可以獲得各種平帶的慢光曲線，還可以獲得群折射率從8.0104到5.69105的慢光結(jié)構(gòu)。關(guān)鍵詞：月牙形；散射元；光子晶體