光子晶體能帶與慢光波導(dǎo)特性的研究.pdf

1、隨著光通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，無論在信號的收集和存儲上還是對信號的處理和傳輸方面，現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)日漸暴露出它的瓶頸現(xiàn)象。這一瓶頸問題的解決自然對光通信器件的性能提出了更高的要求，它必須借助集成度高、可控性強的光通信器件取代現(xiàn)行的光電子元件。自從光子晶體的概念被提出以后，無論是光子晶體的理論研究還是應(yīng)用研究都開展得轟轟烈烈。人們利用光子晶體的基本性質(zhì)致力于光通信方面的研究獲得了長足進步，例如光子晶體光纖、光子晶體偏振器、光子晶體激光器等等。基

2、于光子晶體慢光波導(dǎo)在未來全光網(wǎng)絡(luò)中廣闊的應(yīng)用前景，比如脈沖延遲與緩存、可調(diào)慢光的延遲、動態(tài)光脈沖存儲等等，這些技術(shù)可用于信號延時、數(shù)據(jù)緩存與交換等環(huán)節(jié)上，因此，自從光子晶體慢光波導(dǎo)的概念被提出以后，在光纖通信領(lǐng)域中它已經(jīng)成為國際上一個研究熱點。本文主要就光子晶體帶隙和慢光特性進行了研究，設(shè)計了具有更大可調(diào)的絕對帶隙的光子晶體結(jié)構(gòu)和具有更優(yōu)化的慢光性能的光子晶體慢光波導(dǎo)，此外，還研究了基于液晶可控型光子晶體波導(dǎo)的慢光性能，初步分析了光子晶

3、體慢光波導(dǎo)在全光網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用。全文內(nèi)容安排如下:
　　 第1章，首先簡單地回顧了光子晶體的概念、分類和最基本的性質(zhì)，在此基礎(chǔ)上，預(yù)測了光子晶體在未來通信網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用前景，其次綜述了國內(nèi)外光子晶體慢光波導(dǎo)研究現(xiàn)狀與最新進展;敘述了本課題研究的目的和研究內(nèi)容。
　　 第2章，介紹了目前產(chǎn)生慢光的主要實驗方法或途徑以及他們各自的優(yōu)缺點;其次詳細介紹了光子晶體慢光波導(dǎo)的最基本的數(shù)值方法:平面波展開法，以及由于該方法的局限性而提出

4、的其他方法，比如時域有限差分法、傳輸矩陣法、散射矩陣法等。
　　 第3章，基于平面波展開法，首先研究了截面為圓形的兩種基本結(jié)構(gòu)的光子晶體的能帶結(jié)構(gòu)。接著提出了一種截面為星月型的新結(jié)構(gòu)，通過改變原胞的分布角，詳細地研究了該結(jié)構(gòu)的帶隙對分布角的依賴關(guān)系。
　　 第4章，考慮到光子晶體能帶剪裁在設(shè)計光子晶體慢光波導(dǎo)中的重要作用，首先研究了鏡像對稱的星月型的二維光子晶體波導(dǎo)的慢光性能，通過優(yōu)化分布角，實現(xiàn)能帶剪裁，從而實現(xiàn)最佳慢

5、光性能的光子晶體慢光波導(dǎo);然后闡述了晶體的對稱性在實現(xiàn)慢光中的作用。
　　 第5章，從缺陷優(yōu)化的角度出發(fā)，就鏡像對稱型光子晶體慢光波導(dǎo)而言，研究了第一排和第二排的空氣孔的偏角對慢光性能的影響;其次，通過耦合模理論，定性地闡述了空氣孔的偏角在光子晶體慢光波導(dǎo)中的優(yōu)化作用。
　　 第6章，從可控性的角度出發(fā)，研究了基于向列相BL-009液晶光子晶體的慢光性能，數(shù)值模擬中，我們以溫度做為控制參數(shù)，研究了慢光性能的主要指標對溫度