二维光子晶体中波导与微腔耦合的研究
微腔、波导及其波导与微腔之间的耦合是构成光子晶体各类光学器件的基础，本文采用时域有限差分法系统地研究了波导及微腔的透射谱变化规律的问题，同时对波导与微腔的耦合问题也进行了一定的模拟计算。主要工作如下:
首先对光子晶体中波导的特性进行了研究。在二维正方晶格光子晶体中，分别引入两种类型的波导:线缺陷波导和耦合腔波导。对于线缺陷波导，系统分析了波导两侧介质柱参数变化对波导传输效率及其导带位置的影响。通过模拟发现:当波导两侧介质柱的直径和介电常数逐渐减小时，带隙中始终存在两个导带，且第一导带的宽度随着介质柱直径和介电常数的减小而增加，透过率也得到一定程度的提升。对于耦合腔波导，主要考虑改变其周围不同位置介质柱的直径，通过模拟发现:当最近邻的四个介质柱或周围8个介质柱的直径逐渐减小时，缺陷模的位置都向高频方向移动。
而后对光子晶体中微腔的特性进行了研究。在三角晶格光子晶体中，引入点缺陷微腔。并且在微腔近邻四个空气孔中加入介质柱，系统分析了填入的介质柱直径变化对微腔缺陷模位置和大小的影响。模拟结果显示:当介质柱直径增大时，缺陷模向长波方向移动。
再有对波导与微腔耦合的问题进行了研究。结合上文获得的波导和微腔特性变化的结果，对直接耦合波导和侧边耦合波导结构进行优化，并系统分析了波导与微腔耦合结构传播特性的变化规律。接着，采用时域有限差分法对另外，使用FDTD法计算了一种基于二维光子晶体的多端滤波器各端口的光传输透过率，并通过结构微调优化其滤波能力。
最后，使用FDTD法计算woodpile结构中当介质柱的截面形状变化对带隙的影响。我们采用的是椭圆截面和长方形截面的介质柱，在保持其占空比相同的条件下，发现选用不同截面的介质柱，对woodpile结构中完全带隙的范围和宽度有调制作用。
光子晶体;波导特性;微腔耦合;有限时域差分法;多端滤波器;woodpile结构
北京化工大学
硕士
凝聚态物理
冯志芳
2012
中文
TN25
77
2012-11-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）