光子晶體光控光開關(guān)的研究.pdf

1、光通訊技術(shù)由于具有傳統(tǒng)通信技術(shù)無(wú)可比擬的優(yōu)越性，被越來(lái)越多地應(yīng)用于寬帶交換網(wǎng)及寬帶接入網(wǎng)中，而光開關(guān)則是其中的關(guān)鍵器件，尤其是無(wú)需光電、電光轉(zhuǎn)換的全光開關(guān)完全利用光子與介質(zhì)的相互作用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)光傳輸過(guò)程進(jìn)行有效的“開”“關(guān)”控制作用。
　　 光子晶體自1987年提出以來(lái)，目前已成為光電子學(xué)科的一個(gè)發(fā)展迅猛的研究領(lǐng)域。光子晶體是由不同介電材料排列構(gòu)成的人工晶體，它的主要特性是存在光子禁帶,因而能像半導(dǎo)體控制電子一樣控制光子的運(yùn)動(dòng)。基

2、于光子晶體在控制光的運(yùn)動(dòng)和光學(xué)集成等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，將光子晶體引入到光學(xué)領(lǐng)域是提高光控光開關(guān)性能的一個(gè)重要途徑。本文從光子晶體光控光開關(guān)的理論設(shè)計(jì)開始切入光子晶體的研究領(lǐng)域。
　　 本文以時(shí)域有限差分法（The Finite Difference Time Domain Method 或FDTD 法）的理論為基礎(chǔ)，推導(dǎo)出含Kerr介質(zhì)的二維非線性時(shí)域有限差分法（NFDTD）算法離散表達(dá)式，并將此應(yīng)用于含Kerr介質(zhì)點(diǎn)缺陷的二

3、維光子晶體波導(dǎo)的傳輸特性研究。設(shè)計(jì)出兩種光子晶體光控光開關(guān)。一種是通過(guò)改變輸入光功率的大小，以及缺陷處介質(zhì)的半徑來(lái)達(dá)到最優(yōu)開關(guān)效應(yīng)的二維光子晶體波導(dǎo)結(jié)構(gòu)光控光開關(guān)；另一種則是二維光子晶體泵浦光控光開關(guān)，該種結(jié)構(gòu)模擬了波長(zhǎng)為1.55·m的信號(hào)光，在波長(zhǎng)為1.48·m的泵浦光控制下的開關(guān)行為。
　　 本文根據(jù)二維光子晶體波導(dǎo)結(jié)構(gòu)光控光開關(guān)的結(jié)構(gòu)，利用平面波展開法計(jì)算模擬了具有缺陷態(tài)的二維光子晶體能帶結(jié)構(gòu)，通過(guò)改變介質(zhì)柱半徑，調(diào)整晶格