二維光子晶體器件設(shè)計(jì)及其光傳輸特性的研究.pdf

1、由不同折射率的介質(zhì)周期性排列而成的微結(jié)構(gòu)的電磁波傳播特性成為近年來(lái)光學(xué)研究的重點(diǎn)之一。介質(zhì)周期性結(jié)構(gòu),也就是所謂的光子晶體,存在光子禁帶(PhotonicBand-Gap,簡(jiǎn)稱為PBG),又被稱為光子能帶或者光子帯隙,是光子晶體所特有的屬性。光子晶體的具有許多重要的應(yīng)用發(fā)展前景,如光子晶體光纖、光子晶體全反射鏡、光子晶體波分復(fù)用通信、非線性光子晶體器件、全光二極管等。目前研究光子晶體能帶結(jié)構(gòu)和光傳播特性的方法主要有:平面波展開(kāi)法( PW

2、E)、時(shí)域有限差分法(FDTD)、轉(zhuǎn)移矩陣法( T M M)、有限元方法(FEE)等等。本文利用MEEP對(duì)二維正方結(jié)構(gòu)和三角結(jié)構(gòu)光子晶體的透過(guò)率及利用MPB對(duì)二維正方結(jié)構(gòu)和三角結(jié)構(gòu)光子晶體帶隙進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算,研究其中結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化對(duì)透過(guò)率和帶隙的影響,為實(shí)驗(yàn)制備和發(fā)展應(yīng)用光子晶體提供實(shí)驗(yàn)理論依據(jù)。
　　全光二極管被視為未來(lái)全光信息處理技術(shù)的重要元件,而光子晶體作為一個(gè)控制光流動(dòng)的平臺(tái)便成為研究全光二極管的基礎(chǔ)。基于光子晶體異質(zhì)結(jié)

3、結(jié)構(gòu)的全光二極管是目前的一個(gè)研究熱點(diǎn),使其具有更好的單向傳輸特性是研究的一個(gè)目標(biāo)。通過(guò)不斷改變二維光子晶體的填充比尋找到了一種透射率更高設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單的全光二極管光子晶體結(jié)構(gòu)。依據(jù)以上理論研究和數(shù)值模擬計(jì)算設(shè)計(jì)出異質(zhì)結(jié)面優(yōu)化的光子晶體二極管,通過(guò)不斷模擬優(yōu)化非正交異質(zhì)結(jié)界面處的光子晶體結(jié)構(gòu),增強(qiáng)了光子晶體二極管的單向透過(guò)率以及傳輸帶寬。然后在硅基SOI異質(zhì)結(jié)平板上設(shè)計(jì)出簡(jiǎn)單的二維平板光子晶體空氣槽納米腔。
　　通過(guò)改變二維光子晶體正交