【摘要】：全光緩存、全光時延線等技術是實現(xiàn)“全光網絡”的關鍵技術,而通過光子晶體來達到光速減慢的慢光效果為全光緩存和全光信號處理的實現(xiàn)和發(fā)展提供了新的契機。光子晶體慢光的優(yōu)勢在于具有體積小,帶寬大,并且可在常溫下實現(xiàn)慢光等優(yōu)良特性。而在光子晶體中引入非線性材料,可由于其高能量增益特性而達到更好的慢光效果,為全光緩存和全光網絡的實現(xiàn)具有重要意義。本文主要設計了非線性環(huán)型腔線缺陷波導與兩種新型的耦合腔波導。線缺陷波導設計中對比了三角晶格與正方晶格的慢光性能,得出正方晶格結構更優(yōu),進一步優(yōu)化正方晶格線缺陷波導結構得到了優(yōu)質慢光。并在同結構下對比了非線性與線性、環(huán)型與圓型腔線缺陷波導的慢光特性,得出非線性環(huán)型腔線缺陷波導的慢光優(yōu)勢。為進一步降低群速度和提升帶寬,設計構建了非線性環(huán)型與環(huán)圓等間型兩種新型的耦合腔波導結構,對結構參數(shù)進行優(yōu)化,得到了比線缺陷波導帶寬更大色散更低的優(yōu)質慢光波導。并分析驗證了慢光特性與環(huán)內外半徑比的規(guī)律關系,對兩種耦合腔慢光波導進行了對比。本文創(chuàng)新點如下:1.通過優(yōu)化設計,環(huán)型與圓型腔線缺陷波導在相同慢光群速度下,環(huán)型腔波導的帶寬是圓型腔波導的近1.5倍,色散也有所減小。環(huán)型腔波導比圓型腔波導具有更好的慢光特性,而且所用材料更少,降低成本。2.設計了一種新型的非線性環(huán)圓等間耦合腔波導,通過對環(huán)外半徑_1R與內半徑R_2進行優(yōu)化,在R_1(28)0.305a,R_2(28)0.149a時,獲得最佳的慢光效應,此時的群速度為1.44?10~(-4)c,相應的歸一化帶寬為1.0?10~(-5),得到了低群速度和高帶寬效果的慢光波導,并且具有很好的穩(wěn)定性。3.通過分析發(fā)現(xiàn):耦合腔波導圓環(huán)內外半徑比R_2/R_1的大小影響其慢光性能,并且兩者大小本身也是重要的影響因素;比例大小固定的情況下,存在一組最優(yōu)的_1R與R_2;可將R_2/R_1作為新的變化參數(shù)對慢光波導進行優(yōu)化,比較得出最優(yōu)的環(huán)內外半徑比。這種研究方法為光子晶體慢光波導的研究提供了指導作用。
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN252
【圖文】：

非線性環(huán)型腔光子晶體波導的慢光特性研究廣泛研究的原因之一。三維光子晶體則是介電常數(shù)三個維度均是周期性的排列從而將形成相應的完全 PBG，使光脈沖不可以在所有的方向上傳輸。但三維光子晶體的計算量大，制備的難度也大，使得三維晶體的應用研究有限。與之比而言，二維光子晶體則制作難度更低，引入缺陷更為簡單。

江蘇大學碩士學位論文 2f x 2 1 x 1 x/x，0x hc/ E， 00x hc/ E so 。 是射率實部， hJs346.62610 是普朗克常量， c 2.99810m/s8 ， 量。 A 6.319x0 ， B 9.410.2x0 跟 Al 的組成含量相關，x 為 Al 比 例 ， 值 大 小 在 0 到 1 之 間 。 Ex0為 帶 隙 能 20 x 1. 765 1.115x 0.37x。圖 2.2 為不同波長情況下 AlGax 1 x Al 含量的關系。前非線性光子晶體的研究還處在初始階段，不過前景十分廣闊，在體限幅器、光波束分裂與合成、光子開關方面都具有廣泛的應用。

圖 2.3 二維光子晶體結構示意圖Fig.2.3 Schematic diagram of two-dimensional photonic crystal structure首先對 εr 1 /進行傅里葉展開： iGrmNmmkGeεr 11(2.14)1u 、2u 為整數(shù)，1122Gububm 為倒格矢，1b 、2b 為基本倒格子矢量，倒格晶格基矢滿足如下關系： ab 2 i,j 1,2ijij (2.15)式計算可得到正方和三角晶格的格點基矢1a 、2a 與倒格子基矢1b 、2b 兩者的變換關系。正方晶格中，有 xaπbaax 2 11 (2.16)

【參考文獻】

相關期刊論文 前3條

1 吳重慶;;光纖延遲線型全光緩存器的研究[J];光學學報;2011年09期

2 陳鶴鳴;王國棟;;一種新型缺陷模遷移光子晶體全光開關設計[J];光學學報;2011年03期

3 殷洪璽,楊淑雯,張光昭;適用于同步光碼分多址通信系統(tǒng)的同步光碼及其全光可調編/解碼器(英文)[J];光子學報;1999年07期

相關博士學位論文 前1條

1 李林森;基于AlGaAs光學非線性效應的全光信號處理研究[D];華中科技大學;2012年

本文編號：2761358