光子晶體的數(shù)值計算與近紅外波段實驗研究.pdf

1、光子晶體的提出到現(xiàn)在只有短短的十幾年的時間，其展示的巨大的應(yīng)用前景已經(jīng)引起了各個方面極大的關(guān)注。目前光子晶體在理論和實驗上都有了飛速的進(jìn)展，本文利用時域有限差分方法(FDTD)進(jìn)行光子晶體結(jié)構(gòu)的數(shù)值計算，開展了近紅外波段光子晶體的微加工研究和測試光路的設(shè)計、搭建和改進(jìn)。 本文詳細(xì)地給出了利用FDTD+Bloch邊界方法計算二維光子晶體的能帶的具體方法以及正方晶格和三角晶格的Bloch邊界的設(shè)置方法。詳細(xì)而定量的研究了網(wǎng)格的精細(xì)度

2、對于二維的能帶、透過率以及微腔品質(zhì)因子最終結(jié)果的影響。研究了結(jié)構(gòu)參數(shù)對于正方晶格和三角晶格空氣孔和介質(zhì)柱結(jié)構(gòu)的影響，得到了完全帶隙的結(jié)構(gòu)參數(shù)。利用超元胞的方法計算了含有點缺陷和線缺陷的光子晶體的能帶，并計算了缺陷模式的場分布。利用FDTD+PML邊界方法計算了有限尺寸的光子晶體的透過率，并研究了不同網(wǎng)格精細(xì)度和光子晶體的層數(shù)對于透過率的影響。分析了FFT方法在研究光子晶體微腔結(jié)構(gòu)時的局限，利用一種新的方法Padé近似成功的分析了光子晶體

3、的微腔，得到了Q值高達(dá)106量級的微腔。 利用三維FDTD方法結(jié)合PML+Bloch+Mirror三種邊界計算了PC-Slab結(jié)構(gòu)光子晶體的能帶，并利用Light-Line方法濾除了平板波導(dǎo)所不支持的泄漏模式。進(jìn)行了GaAs/AlGaAs體系850nm光子晶體激光器設(shè)計的前兩個步驟，并分析了在進(jìn)行PC-Slab高品質(zhì)因子微腔時Padé近似失效的原因。 查閱了有關(guān)PC-Slab結(jié)構(gòu)光子晶體制作工藝的資料，給出了利用EBL+