二維光子晶體缺陷結(jié)構(gòu)的濾波特性分析與研究.pdf

1、光子晶體是目前光通信領(lǐng)域的最新研究方向之一。由于其本身具有光子禁帶和光子局域這兩個(gè)重要特性，因此可以作為天然的帶阻濾波器。除此之外，光子晶體光纖的大角度轉(zhuǎn)折以及光子晶體邏輯門易于集成等優(yōu)點(diǎn)都是未來發(fā)展光通信的優(yōu)勢所在。典型的光子晶體濾波器包括了光通信領(lǐng)域中的波分復(fù)用器和信號上行下載器等，而各種基于光子晶體獨(dú)特性能的濾波器正在被快速的研發(fā)出來。根據(jù)光子晶體的優(yōu)良特性，運(yùn)用光子晶體材料制成的濾波器將使目前廣泛使用的光纖通訊傳輸效率大大提高。

2、
　　基于目前光子晶體的應(yīng)用前景與濾波器在通信系統(tǒng)的重要地位，本文在研究光子晶體的相關(guān)概念和特性的基礎(chǔ)上，簡單分析了幾種光子晶體常用的理論分析方法，并分析影響二維光子晶體能帶結(jié)構(gòu)的主要因素，使用Rsoft軟件對光子晶體的帶隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬仿真，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究了不同結(jié)構(gòu)光子晶體濾波器的傳輸特性，設(shè)計(jì)了一種新的光子晶體濾波器結(jié)構(gòu)，并對提出的濾波器結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)與仿真分析，提高濾波器的傳輸效率，以期提高光子晶體濾波器的性能，促進(jìn)

3、光通信領(lǐng)域的發(fā)展。
　　論文主要內(nèi)容包括以下方面:
　　一、分析了目前通信領(lǐng)域的基本情況，研究未來光通信的發(fā)展方向與要求，選定了光子晶體作為研究對象。分析了光子晶體的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、光子晶體的概念和分類、光子晶體的兩個(gè)重要特性以及光子晶體的主要應(yīng)用。
　　二、分析光子晶體的常用理論方法，并對主要的分析方法——平面波展開法、有限時(shí)域差分法進(jìn)和混合變分法行了詳細(xì)的推導(dǎo)，分別得出其本征方程。
　　三、基于平面波展開法詳

4、細(xì)地研究了二維光子晶體能帶結(jié)構(gòu)的三個(gè)主要影響因素，分別為:光子晶體的原胞結(jié)構(gòu)、介質(zhì)材料的相對折射率和介質(zhì)材料的介質(zhì)填充率，并對每種因素進(jìn)行建模仿真分析。
　　四、分析了四種基本波導(dǎo)與諧振腔耦合系統(tǒng)。對其中的單諧振腔雙波導(dǎo)結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入分析，通過改變參數(shù)優(yōu)化該結(jié)構(gòu)，使其傳輸效率有顯著的提升。并提出了一種新的光子晶體濾波器結(jié)構(gòu)，通過改變其結(jié)構(gòu)參數(shù)，對該濾波器進(jìn)行優(yōu)化，使其傳輸效率進(jìn)一步提高，做到了無損耗傳播。為了使提出的新結(jié)構(gòu)具有更強(qiáng)的

5、實(shí)用性，設(shè)計(jì)出一種以新結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的四通道濾波器結(jié)構(gòu)，通過對該結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬仿真，證明該結(jié)構(gòu)可通過改變內(nèi)部參數(shù)，使結(jié)構(gòu)具有可調(diào)節(jié)性，大大增加了器件在光通信領(lǐng)域的使用價(jià)值，四通道濾波器每個(gè)輸出端口的傳輸效率可高達(dá)90％，表現(xiàn)出了優(yōu)越的光學(xué)特性。
　　通過本論文的研究，可以說明光子晶體是優(yōu)秀光學(xué)器件的設(shè)計(jì)制造材料，擁有巨大的研究潛力，能夠在集成光路、光邏輯門以及光信號處理器件等方面發(fā)揮巨大作用。同時(shí)，利用光子晶體進(jìn)行光學(xué)器件的設(shè)計(jì)還有待進(jìn)