雙周期槽型腔-波導(dǎo)耦合光子晶體慢光特性研究.pdf

1、在當(dāng)今大力發(fā)展“全光網(wǎng)絡(luò)”的時(shí)代，全光緩存器和全光信號(hào)處理器是真正實(shí)現(xiàn)全光網(wǎng)絡(luò)的必要前提。而慢光技術(shù)被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)全光緩存和全光信號(hào)處理的具有廣闊應(yīng)用前景的解決方案。相比于其它慢光技術(shù)，光子晶體慢光的優(yōu)勢(shì)在于具有潛在的大帶寬、較低的色散、較小的器件體積、便于與現(xiàn)有的光通信器件集成以及可以在室溫下實(shí)現(xiàn)慢光等特點(diǎn)。
　　本文利用低折射率槽型波導(dǎo)對(duì)光場(chǎng)的禁錮及增強(qiáng)作用和高折射率耦合微腔能夠以較低的損耗獲得更小群速度慢光的特性，設(shè)計(jì)了一種高

2、、低折射率交替的雙周期槽型腔-波導(dǎo)耦合結(jié)構(gòu)，分析了槽寬度和微腔周期的變化對(duì)其慢光特性的影響。結(jié)果表明：高、低折射率區(qū)的有機(jī)結(jié)合能夠?qū)崿F(xiàn)較好的慢光效果。
　　本文所做的工作主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
　　1、設(shè)計(jì)了一種單周期槽型光子晶體波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，即將完美光子晶體結(jié)構(gòu)中間一行介質(zhì)柱一分為二，以一定間距對(duì)稱分布在中心軸的兩側(cè)，形成槽型缺陷。仿真結(jié)果表明：當(dāng)槽寬度為晶格常量的0.18倍時(shí)，群速度減慢至真空中光速的0.0679倍，是槽寬

3、度作為唯一結(jié)構(gòu)參數(shù)達(dá)到的最佳效果。相應(yīng)的慢光帶寬為0.0073，群速度色散值在[-1,1]*105的數(shù)量級(jí)上。
　　2、進(jìn)一步對(duì)單周期槽型波導(dǎo)慢光特性進(jìn)行優(yōu)化：固定槽寬度為晶格常量的0.18倍，改變鄰槽介質(zhì)柱半徑的大小，結(jié)果表明：當(dāng)鄰槽介質(zhì)柱半徑等于原半徑的0.8倍時(shí)，獲得最小群速度為真空中光速的0.0474倍，是在單獨(dú)調(diào)節(jié)槽寬度的基礎(chǔ)上，增加鄰槽半徑作為新的結(jié)構(gòu)參數(shù)獲得的最佳慢光效果。最小群速度比單獨(dú)調(diào)節(jié)槽寬度獲得的最小群速度降

4、低了0.0205c（c為真空中光的傳播速度），慢光帶寬降低至0.0052，歸一化延遲帶寬積減小到0.3242。
　　3、利用低折射率槽型波導(dǎo)對(duì)光場(chǎng)的禁錮及增強(qiáng)作用和高折射率耦合微腔能夠以較低的損耗獲得更小群速度慢光的特性，設(shè)計(jì)了一種高、低折射率交替的雙周期槽型腔-波導(dǎo)耦合結(jié)構(gòu)。仿真結(jié)果表明：當(dāng)雙周期槽型腔-波導(dǎo)耦合結(jié)構(gòu)中槽寬度等于晶格常量的0.54倍時(shí)，獲得了較真空中光速低3個(gè)數(shù)量級(jí)的慢光，此時(shí)群速度達(dá)到真空中光速的1.55*10

5、-3倍，是槽寬度作為雙周槽型腔-波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中唯一結(jié)構(gòu)參數(shù)的最佳慢光效果。相應(yīng)的歸一化延遲帶寬積為0.243，群速度色散處于[-1,1]*108數(shù)量級(jí)上。
　　4、進(jìn)一步對(duì)雙周期槽型腔-波導(dǎo)耦合結(jié)構(gòu)慢光特性進(jìn)行優(yōu)化：固定槽寬度為晶格常量的0.54倍，改變微腔周期的大小，結(jié)果表明：當(dāng)微腔周期等于晶格常量的0.95倍時(shí)，獲得了較真空中光速低4個(gè)數(shù)量級(jí)的慢光，此時(shí)群速度達(dá)到真空中光速的7.94*10-4倍，相比于單獨(dú)調(diào)節(jié)雙周期結(jié)構(gòu)中的槽寬度