Bragg帶隙的研究及其二維光子晶格波導(dǎo)的光學(xué)特性的分析.pdf

1、光子晶體是折射率在空間周期性變化的介電結(jié)構(gòu)。當(dāng)光波在周期性排列的光子晶格中傳播時(shí)，由于在不同介質(zhì)交界面處介質(zhì)對(duì)光波的布拉格散射，光波將受到調(diào)制而形成能帶結(jié)構(gòu)，并導(dǎo)致在帶與帶之間出現(xiàn)光子帶隙。頻率落在帶隙中的電磁波被禁止傳播，或沿布拉格角傳播的單色光子被衍射，完全偏離了原來(lái)的傳播方向，形成布拉格禁帶。但只具有光子禁帶的光子晶格無(wú)法有效的控制光在其中的傳播行為，我們?cè)谝粔K完美的光子晶體中引入某種缺陷，當(dāng)缺陷模落在晶格的帶隙內(nèi)時(shí)，光波就會(huì)被局

2、域在缺陷位置或沿缺陷傳播。而且，光誘導(dǎo)光子晶格的方法是研究周期性光學(xué)微結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單、最便捷，而成本又最低的方法。研究不同晶格缺陷的光學(xué)特性，是實(shí)現(xiàn)用缺陷態(tài)光子晶格控制光波傳輸?shù)南葲Q條件。因此，用這種方法在LiNbO3:Fe晶體中研究光子晶格的禁帶位置、帶寬及點(diǎn)缺陷的植入對(duì)光子晶格的發(fā)展和應(yīng)用具有十分重要的意義。
　　 本文研究了利用振幅掩模的傅里葉變換法在LiNbO3:Fe晶體內(nèi)制作的光子晶格中找到帶隙的位置，討論了影響光子禁帶寬

3、度的因素；對(duì)如何展寬光子禁帶進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究；對(duì)LiNbO3:Fe晶體中點(diǎn)缺陷的制作與導(dǎo)光性質(zhì)進(jìn)行了研究。所完成的主要工作如下：⑴利用雙孔振幅掩模的傅里葉變換法在LiNbO3:Fe晶體中制作了一維光子晶格，并通過(guò)透射效率測(cè)出滿足布拉格衍射條件的帶隙角寬度，分析了在角度域范圍內(nèi)影響帶寬的因素。⑵利用振幅掩模的傅里葉變換法制得了一維光子晶格，在測(cè)得其帶隙位置、帶寬的基礎(chǔ)上討論了掩模的孔間距不變條件下，掩?？椎臄?shù)目由3個(gè)增加到5個(gè)的晶格帶隙情況

4、。由實(shí)驗(yàn)觀察發(fā)現(xiàn)了奇特的現(xiàn)象：布拉格衍射光的數(shù)目由2個(gè)增加到4個(gè)。從而使一個(gè)Bragg衍射角增加為多個(gè)Bragg衍射角，提高了非平行光的Bragg衍射效率。但這些衍射光是角分立的，如果能使這些衍射光成為角連續(xù)的，則能從根本上增大Bragg帶寬，大大提高光子晶體光纖的導(dǎo)光能力?；谶@種思想，我們利用孔間距為2mm的4孔振幅掩模制得的一維光子晶格中實(shí)現(xiàn)了多個(gè)Bragg帶隙首尾相連，達(dá)到了帶隙增寬的目的。從而，這種行之有效的辦法對(duì)光能的利用率