一維及二維光子晶體器件研究.pdf

1、光子晶體是一種折射率分布周期為光波長量級的新型人工微結構材料，它具有和半導體中的電子相類似的能帶結構，頻率位于光子帶隙中的電磁波在光子晶體中被禁止傳播。如果光子晶體由非線性光學介質組成，則稱為非線性光子晶體。
　　本文設計和制備了幾種基于線性和非線性的一維光子晶體器件；設計了一種聚合物光子帶隙光纖，理論研究了它的性能；研究了石英光子帶隙光纖的傳光特性；研究了石英微結構光纖的色散性質。主要研究內容與結果如下：
　　研制了基于線

2、性一維光子晶體的YAG激光防護鏡。利用磷酸鹽玻璃襯底和線性一維光子晶體的共同作用，使波長為1064nm的激光經過防護鏡后的透過率達10-9量級，器件達到了低于人眼安全閾值的激光防護；利用磷酸鹽玻璃襯底對1064nm激光的強烈吸收作用，使防護鏡不僅能夠抵御全方位的來襲激光，而且有效地避免了反射光的二次傷害作用。
　　設計和制備了基于非線性一維光子晶體的光開關和光雙穩(wěn)器件。采用周期性多層膜結構的光子晶體，雙穩(wěn)開關功率密度為1×W/cm

3、2，開關時.10385間為100ps。
　　研制了兩種光子晶體波導器件，一種是正弦型有效折射率分布的光子晶體波導光雙穩(wěn)器件，開關光功率77mW，開關時間63ps。另一種是一維光子晶體波導光互連器件，用導波光控制光子晶體的折射率變化和光子帶隙移動，導致被光子晶體反射的信號光的波矢量方向發(fā)生改變，達到實時尋址光互連的目的。當控制光的功率密度從0W/cm2上升到2×W/cm2時，測得信.10605號光的偏轉角度達2，器件的響應時間可達p

4、s量級。兩種器件中的光子晶體都由自散焦介質組成，帶隙隨入射光強的增加而向短波長方向移動，所以器件的運轉都發(fā)生在光子帶隙靠近長波方向的帶隙邊沿。非線性光子晶體波導光器件實現(xiàn)了低功耗和超快速運轉，預示器件的實用化前景。
　　研究了低傳輸損耗和低色散的空芯光子帶隙光纖。利用平面波展開方法設計了一種傳光范圍為1.51μm～1.57μm的聚合物光子晶體光纖，并研究了它的傳光性質。從理論和實驗兩方面研究了傳光范圍為1.42μm～1.64μm的