基于光子晶體波導(dǎo)的光開關(guān)的研究.pdf

1、光子晶體的概念最早來源于Yablonovitch和John 在1987年提出的理論，它是一種具有周期性介電常數(shù)的材料結(jié)構(gòu)。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展和通信領(lǐng)域的要求，光子晶體技術(shù)已經(jīng)在光子學(xué)、光電子學(xué)、材料學(xué)和物理學(xué)等諸多領(lǐng)域取得了令人矚目的進(jìn)展。
　　 縱觀光子晶體在二十年的發(fā)展，許多基于光子晶體的結(jié)構(gòu)和器件都被提出：如光子晶體光纖、光子晶體激光器和發(fā)光二極管，光子晶體濾波器、耦合器、分束器和環(huán)形器等。他們當(dāng)中許多還處于試驗(yàn)階段，而有

2、些已經(jīng)有了商用化的產(chǎn)品。
　　 本課題著力于光子晶體波導(dǎo)的光開關(guān)的研究，基于二維光子晶體波導(dǎo)我們提出一種新型的光開關(guān)結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)在于巧妙的利用了三角晶格的幾何機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)出具有具有三條通道的光開關(guān)，其中兩條通道為信號(hào)光通道，一條為控制光通道。由于瞬態(tài)的非線性Kerr 效應(yīng)，信號(hào)光可以在控制光的作用下處于開或關(guān)的狀態(tài)。我們隨后通過數(shù)值仿真方法，證明了這一光子晶體結(jié)構(gòu)所具有的開關(guān)現(xiàn)象。
　　 在數(shù)值模擬方面我們對(duì)比了光子

3、晶體中常見的幾種數(shù)值模擬方法特點(diǎn)，選擇基于有限時(shí)域差分法的程序來完成我們的模擬。在研究中我們對(duì)比了不同介電常數(shù)對(duì)光子晶體帶隙的影響，并考慮到目前制造工藝的水平，在我們的設(shè)計(jì)過程中確定了基于硅基的光子晶體設(shè)計(jì)；在設(shè)計(jì)中我們考慮不同介質(zhì)柱半徑所對(duì)應(yīng)不同占空比對(duì)帶隙的影響，確定以最大的相對(duì)帶隙寬度作為介質(zhì)柱半徑選取的依據(jù)。
　　 理論分析和數(shù)值模擬都都說明了該結(jié)構(gòu)所具有的開光效應(yīng)。在接下來的工作中我們對(duì)其特性進(jìn)行分析提出了改進(jìn)的方法，