基于FDTD法的光子晶體諧振腔特性研究.pdf

1、光子晶體作為一種具有光子帶隙特性的周期性電解質(zhì)結(jié)構(gòu)，在傳輸速率、帶寬和損耗等方面較半導(dǎo)體材料有著優(yōu)勢(shì)。利用光子晶體禁帶特性，可以制作全新的高性能光學(xué)器件，這些器件的應(yīng)用將在光通信領(lǐng)域、光電子學(xué)、信息科學(xué)領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。時(shí)域有限差分法(Finite-DifferenceTime-Domain，F(xiàn)DTD)是常用的求解電磁波的方法之一。利用FDTD法研究光子晶體的傳輸特性，可以實(shí)時(shí)地觀察光場(chǎng)強(qiáng)度分布情況，它還具有計(jì)算效率高可直接得到寬頻帶

2、結(jié)果的優(yōu)點(diǎn)。
　　 本文從FDTD法出發(fā)，對(duì)二維正方形光子晶體模型的傳輸特性進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算。結(jié)合光子晶體的禁帶特性分析了光子晶體環(huán)形諧振腔(PhotonicCrystalRingResonator，PCRR)結(jié)構(gòu)模型以及PCRR的傳輸特性，從而可以設(shè)計(jì)不同結(jié)構(gòu)的光子晶體器件。主要內(nèi)容有：
　　 1)利用FDTD法及完全匹配層(PerfectlyMatchedLayer，PML)吸收邊界條件，結(jié)合快速傅里葉變換(FastF

3、ourierTransform，F(xiàn)FT)模擬了當(dāng)TM波入射到光子晶體表面時(shí)，光子晶體的透射傳輸曲線以及光場(chǎng)強(qiáng)度分布情況。
　　 2)通過(guò)在完整光子晶體中引入環(huán)形線缺陷和直波導(dǎo)構(gòu)建了PCRR模型，并分析了光子晶體諧振腔的傳輸特性，以及PCRR結(jié)構(gòu)中散射介質(zhì)柱、耦合介質(zhì)柱半徑和介電常數(shù)等參數(shù)對(duì)其諧振特性的影響。
　　 3)以光子晶體波導(dǎo)和PCRR為基礎(chǔ)建立了三波長(zhǎng)光子晶體波分復(fù)用/解復(fù)用器結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了三束不同頻率光波的高效合