手性介質(zhì)二維波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的模式特性及偏振轉(zhuǎn)換.pdf

1、數(shù)據(jù)傳輸需求爆炸式發(fā)展,對以光子為載體的信息傳遞處理技術(shù)不斷提出更高的要求。目前看來,利用光的偏振傳遞信息已是未來發(fā)展的必然趨勢之一。手性材料具有旋光性,利用手性介質(zhì)構(gòu)造的光子結(jié)構(gòu)可具有調(diào)控偏振的能力。因此,研究手性材料構(gòu)成的光子結(jié)構(gòu)功能器件,對光子偏振復(fù)用系統(tǒng)等未來發(fā)展方向具有重要的意義。
　　本文探究了一種利用手性介質(zhì)調(diào)控平面光子結(jié)構(gòu)內(nèi)光波偏振態(tài)的可能方式。借助手性雙網(wǎng)格時域有限差分方法,重點討論了基于手性介質(zhì)的平面平行光波導(dǎo)

2、及二維光子晶體結(jié)構(gòu)內(nèi),光波的偏振模式特性。具體內(nèi)容如下:
　　本文在比較了現(xiàn)有手性介質(zhì)時域有限差分方法基礎(chǔ)上,確定了非色散二維雙網(wǎng)格FDTD方法作為后文研究復(fù)雜光子結(jié)構(gòu)的工具。探討了所構(gòu)建的雙網(wǎng)格FDTD方法遞推格式在時諧復(fù)數(shù)場假定下的適用范圍及合理性。提出并構(gòu)造了匹配雙網(wǎng)格的疊加吸收邊界模型,考量了該方法的穩(wěn)定性及FDTD方法其他方面的公共要求。最終進(jìn)行了編程實現(xiàn),并驗證了該方法的可靠性。
　　二維波導(dǎo)結(jié)構(gòu)是各類平面光子結(jié)

3、構(gòu)中共含的,最基本的單元。其對光波行為的約束,會體現(xiàn)到所有平面光子器件當(dāng)中。本文對手性平面平行波導(dǎo)進(jìn)行了嚴(yán)格的理論求解、分析及數(shù)值模擬。從本征模式疊加和偏振模式耦合兩個角度闡述了波導(dǎo)中的光波行為,提出了兩種理論的統(tǒng)一解釋,并進(jìn)行了驗證。在此基礎(chǔ)上,設(shè)計了一種周期手性結(jié)構(gòu),實現(xiàn)了平面平行手性波導(dǎo)中TE、TM兩種偏振模式的相互間轉(zhuǎn)換。對該新型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的相關(guān)參數(shù)、功能特性等進(jìn)行了分析。
　　在平行平面手性波導(dǎo)分析的基礎(chǔ)上,提出了在結(jié)構(gòu)相

4、對復(fù)雜、散射強烈的光子晶體中引入手性介質(zhì)并實現(xiàn)偏振相關(guān)功能的設(shè)想。考察了光子晶體自準(zhǔn)直光束在手性填充的高折射率光子晶體中的存在條件,及其偏振模式特性。討論了基于手性介質(zhì)光子晶體的自準(zhǔn)直光束所支持的TE、TM偏振分光的基本方式。設(shè)計了兩種間插填充手性介質(zhì)的光子晶體模塊,數(shù)值仿真并驗證了手性光子晶體中偏振轉(zhuǎn)換功能的實現(xiàn)。
　　本文通過對手性平面平行波導(dǎo)導(dǎo)光與二維光子晶體自準(zhǔn)直光束導(dǎo)光的研究,得到了―二維受限手性介質(zhì)光子結(jié)構(gòu)‖這一類物理