本文關(guān)鍵詞：雙周期槽型腔—波導(dǎo)耦合光子晶體慢光特性研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在當(dāng)今大力發(fā)展“全光網(wǎng)絡(luò)”的時代,全光緩存器和全光信號處理器是真正實現(xiàn)全光網(wǎng)絡(luò)的必要前提。而慢光技術(shù)被認為是實現(xiàn)全光緩存和全光信號處理的具有廣闊應(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現(xiàn)慢光等特點。本文利用低折射率槽型波導(dǎo)對光場的禁錮及增強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),分析了槽寬度和微腔周期的變化對其慢光特性的影響。結(jié)果表明:高、低折射率區(qū)的有機結(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)在以下幾個方面:1、設(shè)計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,群速度減慢至真空中光速的0.0679倍,是槽寬度作為唯一結(jié)構(gòu)參數(shù)達到的最佳效果。相應(yīng)的慢光帶寬為0.0073,群速度色散值在[-1,1]*105的數(shù)量級上。2、進一步對單周期槽型波導(dǎo)慢光特性進行優(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,獲得最小群速度為真空中光速的0.0474倍,是在單獨調(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。最小群速度比單獨調(diào)節(jié)槽寬度獲得的最小群速度降低了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)對光場的禁錮及增強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,獲得了較真空中光速低3個數(shù)量級的慢光,此時群速度達到真空中光速的1.55*10-3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)量級上。4、進一步對雙周期槽型腔-波導(dǎo)耦合結(jié)構(gòu)慢光特性進行優(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,獲得了較真空中光速低4個數(shù)量級的慢光,此時群速度達到真空中光速的7.94*10-4倍,相比于單獨調(diào)節(jié)雙周期結(jié)構(gòu)中的槽寬度,群速度又降低了一個數(shù)量級。相應(yīng)的歸一化延遲帶寬積為0.244,具有較好的延遲帶寬特性。
【關(guān)鍵詞】：慢光 光子晶體 槽型波導(dǎo) 腔-波導(dǎo)耦合
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN252
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 研究背景和意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 研究內(nèi)容13-14
• 1.4 全文結(jié)構(gòu)14-16
• 第二章 光子晶體及慢光基礎(chǔ)理論概述16-29
• 2.1 光子晶體概述16-20
• 2.1.1 基本概念16-18
• 2.1.2 光子帶隙特性18-19
• 2.1.3 光子局域特性19-20
• 2.2 光子晶體慢光概述20-22
• 2.2.1 慢光基本概念20
• 2.2.2 光子晶體慢光機制20-22
• 2.3 常用數(shù)值分析方法22-27
• 2.3.1 平面波展開法22-26
• 2.3.2 時域有限差分法26-27
• 2.3.3 有限元法27
• 2.3.4 傳輸矩陣法27
• 2.4 主要仿真工具27-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第三章 單周期槽型光子晶體波導(dǎo)慢光特性29-46
• 3.1 物理模型29-30
• 3.2 數(shù)學(xué)方法30-35
• 3.3 單周期槽型波導(dǎo)慢光特性的優(yōu)化35-43
• 3.3.1 槽寬度對慢光特性的影響35-39
• 3.3.2 槽兩側(cè)半徑對慢光特性的影響39-43
• 3.4 優(yōu)化結(jié)果分析43-44
• 3.5 本章小結(jié)44-46
• 第四章 雙周期槽型腔-波導(dǎo)耦合光子晶體設(shè)計46-60
• 4.1 物理模型46-47
• 4.2 數(shù)學(xué)方法47-49
• 4.3 雙周期槽型腔-波導(dǎo)結(jié)構(gòu)慢光特性的優(yōu)化49-57
• 4.3.1 槽寬度對慢光特性的影響50-54
• 4.3.2 雙周期對慢光特性的影響54-57
• 4.4 優(yōu)化結(jié)果分析57-59
• 4.5 本章小結(jié)59-60
• 第五章 總結(jié)與展望60-63
• 5.1 總結(jié)60-61
• 5.2 展望61-63
• 參考文獻63-70
• 致謝70-71
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文71

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