光子晶體絕對(duì)帶隙及缺陷波導(dǎo)慢光特性研究.pdf_第1頁(yè)
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1、全光通信作為下一代光通信系統(tǒng)的研究方向,在該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中,不是通過(guò)光電轉(zhuǎn)換來(lái)處理信息,而是直接利用光來(lái)控制信號(hào)。作為全光網(wǎng)絡(luò)的核心器件之一,全光緩存器件已經(jīng)成為光通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),而慢光技術(shù)則是實(shí)現(xiàn)光緩存的重要技術(shù)。光子晶體可以通過(guò)光子帶隙和帶隙缺陷實(shí)現(xiàn)對(duì)光的控制,從而形成慢光。因此,利用光子晶體實(shí)現(xiàn)光緩存成為可能。此外,光子晶體結(jié)構(gòu)相對(duì)于其他慢光系統(tǒng)而言具有帶寬大,光子晶體的增益或吸收與慢光產(chǎn)生處的頻率相對(duì)獨(dú)立以及可控性、可實(shí)現(xiàn)性強(qiáng)等

2、優(yōu)點(diǎn)。
   論文主要針對(duì)二維光子晶體帶隙以及慢光特性進(jìn)行了研究,設(shè)計(jì)了具有更大絕對(duì)帶隙的雙原子光子晶體結(jié)構(gòu)和更小群速度的光子晶體缺陷波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。論文的主要工作及創(chuàng)新點(diǎn)如下:
   (1)研究了不同介電常數(shù)的背景材料以及空氣孔半徑大小對(duì)光子晶體絕對(duì)帶隙的影響。研究表明當(dāng)固定空氣孔半徑與晶格常數(shù)的比值為定值時(shí),在一定范圍內(nèi),隨著背景材料介電常數(shù)的增加絕對(duì)帶隙的寬度先增加后減小,并存在最優(yōu)介電常數(shù)值使絕對(duì)帶隙的寬度獲得最大值。

3、而當(dāng)固定背景材料介電常數(shù)為定值時(shí),在一定范圍內(nèi),隨著空氣孔半徑的增加絕對(duì)帶隙的寬度先增加然后減小且獲得最優(yōu)空氣孔半徑與介電常數(shù)比使光子晶體獲得最大絕對(duì)帶隙。
   (2)設(shè)計(jì)了雙原子光子晶體結(jié)構(gòu),從而獲得更寬的絕對(duì)帶隙。通過(guò)引入不同半徑空氣孔,橢圓空氣孔與正方形空氣孔的方法形成雙原子光子晶體,研究了雙原子光子晶體的絕對(duì)帶隙并與原單原子光子晶體絕對(duì)帶隙作比較。結(jié)果表明,雙原子光子晶體與單原子光子晶體相比能夠獲得更寬的絕對(duì)帶隙。

4、r>   (3)研究了光子晶體線缺陷附近兩行介質(zhì)柱的介電常數(shù),介質(zhì)柱的半徑以及介質(zhì)柱的位置對(duì)光子晶體缺陷波導(dǎo)慢光特性的影響。三角晶格光子晶體中通過(guò)去除一行介質(zhì)柱的方法得到光子晶體線缺陷波導(dǎo),在線缺陷基礎(chǔ)上通過(guò)改變光子晶體線缺陷附近兩行介質(zhì)柱的介電常數(shù),介質(zhì)柱半徑以及介質(zhì)柱位置變化對(duì)光子晶體缺陷波導(dǎo)慢光特性的影響。研究表明,隨著缺陷附近介質(zhì)柱介電常數(shù)的增加,導(dǎo)模頻率向低頻方向移動(dòng),群速度減小;當(dāng)線缺陷附近介質(zhì)柱半徑小于原介質(zhì)柱半徑時(shí),群

5、速度基本不變,而當(dāng)缺陷附近介質(zhì)柱半徑大于原介質(zhì)柱半徑時(shí),群速度降低,且半徑越大群速度越小。此外,當(dāng)缺陷波導(dǎo)附近介質(zhì)柱位置發(fā)生變化時(shí),群速度也會(huì)降低,且位置變化越大群速度越小。
   (4)對(duì)光子晶體波導(dǎo)色散作了研究,研究了光子晶體線缺陷附近兩行介質(zhì)柱的介電常數(shù),介質(zhì)柱的半徑以及介質(zhì)柱的位置對(duì)光子晶體群速度色散的影響。研究結(jié)果表明當(dāng)改變光子晶體線缺陷附近兩行介質(zhì)柱的介電常數(shù),介質(zhì)柱半徑以及介質(zhì)柱位置的變化時(shí)缺陷模式零色散附近具有一

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