耦合腔光波导对群速度的调制
光子晶体是由两种或者两种以上折射率不同的介质在空间周期性排列而形成的一种人工结构。光子晶体的特征是具有光子禁带，即特定频率范围的电磁波不能够在光子晶体中传播。这一重要特性使我们能够像在半导体中控制电子的运动一样控制电磁波在光子晶体中的传播。通过在光子晶体中引进不同的缺陷，能够制成共振腔、滤波器、光波导和超快光开光等许多新颖的光子器件。 基于周期结构光子晶体的光波导可以分为两种，一种是由在完整光子晶体中引入线缺陷构成，另一种是由相距一定距离的具有强局域特性的光学微腔排列构成。第二种光波导又称为耦合腔光波导，与第一种光波导相比，该种光波导有许多独特的光学特性，比如具有较低的群速度，这为光子晶体在光通信中的实际应用提供了新的可能。另外耦合腔光波导能够同时实现低的群速度和强的光场强度，因此可以在脉冲压缩、随波长强烈变化的延迟线、增强受激辐射等应用中发挥独特作用。 目前人们已经广泛研究了电磁波在基于周期结构光子晶体的耦合腔光波导中的传输特性。研究表明，可以实现光在周期结构光子晶体耦合腔光波导中传播时，其群速度数值与真空中光速相比降低两个数量级。但是该群速度的大小还不能满足某些光子器件的要求。因此，如何进一步降低电磁波在光子晶体耦合腔光波导中的群速度成为了该领域的一个重要问题。 本论文主要利用时域有限差分方法和多重散射方法，系统研究了正方晶格光子晶体构成的耦合腔光波导的特性，通过两种方法来降低这种耦合腔光波导的群速度，并研究了新波导的传输特性。本文的主要工作分为两个部分:第一部分研究了微腔旋转对正方晶格光子晶体构成的耦合腔光波导群速度的影响；第二部分讨论了在正方晶格光子晶体点缺陷之间插入几排三角晶格介质柱对耦合腔光波导群速度的影响。下面简要介绍本论文研究的主要内容与结果。 本论文分为六章。第一章为综述，首先对光子晶体的特性和研究发展历史做简单介绍，然后对耦合腔光波导的物理特性进行了简单介绍，并且回顾了耦合腔光波导的研究进展。第二章介绍了研究光子晶体所依据的理论，以及计算耦合腔光波导群速度所需的耦合理论。第三章介绍了文章中所用到的时域有限差分方法和多重散射方法。第四章介绍了微腔旋转对正方晶格光子晶体构成的耦合腔光波导群速度的影响。第五章研究了基于超晶格光子晶体的耦合腔光波导的群速度以及光传播特性。第六章进行了总结与展望。
耦合腔;光波导;群速度;光子晶体;光传播特性
山东师范大学
硕士
凝聚态物理
王传奎;王义全
2010
中文
TN252
69
2012-08-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）