光子晶体的数值计算与近红外波段实验研究
光子晶体的提出到现在只有短短的十几年的时间，其展示的巨大的应用前景已经引起了各个方面极大的关注。目前光子晶体在理论和实验上都有了飞速的进展，本文利用时域有限差分方法(FDTD)进行光子晶体结构的数值计算，开展了近红外波段光子晶体的微加工研究和测试光路的设计、搭建和改进。
本文详细地给出了利用FDTD+Bloch边界方法计算二维光子晶体的能带的具体方法以及正方晶格和三角晶格的Bloch边界的设置方法。详细而定量的研究了网格的精细度对于二维的能带、透过率以及微腔品质因子最终结果的影响。研究了结构参数对于正方晶格和三角晶格空气孔和介质柱结构的影响，得到了完全带隙的结构参数。利用超元胞的方法计算了含有点缺陷和线缺陷的光子晶体的能带，并计算了缺陷模式的场分布。利用FDTD+PML边界方法计算了有限尺寸的光子晶体的透过率，并研究了不同网格精细度和光子晶体的层数对于透过率的影响。分析了FFT方法在研究光子晶体微腔结构时的局限，利用一种新的方法Padé近似成功的分析了光子晶体的微腔，得到了Q值高达106量级的微腔。
利用三维FDTD方法结合PML+Bloch+Mirror三种边界计算了PC-Slab结构光子晶体的能带，并利用Light-Line方法滤除了平板波导所不支持的泄漏模式。进行了GaAs/AlGaAs体系850nm光子晶体激光器设计的前两个步骤，并分析了在进行PC-Slab高品质因子微腔时Padé近似失效的原因。
查阅了有关PC-Slab结构光子晶体制作工艺的资料，给出了利用EBL+ICP方法制作光子晶体结构详细的工艺流程。设计并参与搭建了光子晶体激光器的测试光路，进行着样品表面反射光到多模光纤的耦合工作；进行测试光路的优化，争取能够保证观察到泵浦光斑的同时还能减少光路的损耗以探测到微弱的光子晶体激光器的激射光信号。参与了无源光子晶体测试耦合部分的工作，参考国外的一些行之有效的方法对我们的耦合光路进行改进。
FDTD方法;Padé近似;光子晶体;激光器;近红外波段
天津大学
硕士
电磁场与微波技术
鲍振武
2004
中文
O734
77
2006-08-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）