一維非線性光子晶體器件的設計研究.pdf

1、光子晶體是當前光學領域的一個前沿課題，設計具有特殊功能的光子晶體器件是光子晶體走向?qū)嶋H應用的基礎。本文進行了可調(diào)諧光子晶體濾波器設計、可實現(xiàn)多波長二次諧波生成的光子晶體器件設計、實現(xiàn)單頻率耦合三次諧波的光子晶體器件設計以及實現(xiàn)多波長耦合三次諧波的光子晶體器件的設計。主要工作如下： 利用轉移矩陣對一維可調(diào)諧光子晶體濾波器特性進行了分析。由于角度和電壓調(diào)諧具有非力學和快速反應并且操作簡單的特點，可以應用于光子晶體濾波器的調(diào)諧上。本文

2、研究了缺陷光子晶體的局域態(tài)和外加電壓的關系，結果表明，施加電壓和缺陷態(tài)波長成線性關系。同時，從光波的入射角度方面也可以對光子晶體濾波器的透過波長進行調(diào)諧。 利用模擬退火算法設計可實現(xiàn)多波長二次諧波產(chǎn)生的光子晶體器件。在小信號近似下，推導了二次諧波產(chǎn)生的公式。發(fā)現(xiàn)當基頻光和倍頻光都位于禁帶中的缺陷位置時，二次諧波的轉換效率得到了極大的提高。通過分析基頻光和倍頻光在晶體內(nèi)部的場強分布以及相位分布，給出了非線性效應得到提高的原因。

3、 利用模擬退火算法定向設計了可實現(xiàn)單頻率耦合三次諧波的光子晶體器件。在小信號近似下，得到了耦合三次諧波的計算公式。將基頻光和倍頻光以及三次諧波設置在缺陷態(tài)位置并令倍頻光和耦合三次諧波的轉換效率基本相等，設計結構可以很好地達到預計結果，非線性效應得到了極大提高，通過分析晶體內(nèi)部的場強分布，給出了非線性效應得到提高的原因。定向設計了可實現(xiàn)多波長耦合三次諧波產(chǎn)生的光子晶體器件。設計結果可以很好地達到預期目標，各個波長的三次諧波的轉換效率基