光子晶體以其顯著的特點(diǎn)可如人所愿地控制光子的運(yùn)動(dòng),被認(rèn)為是未來(lái)光子器件研制的核心。二維磁性光子晶體環(huán)行器是一種正向順序?qū)ǘ聪騻鬏斪柚沟亩喽丝诜腔ヒ谉o(wú)源器件。該器件可被用于隔離相鄰模塊或器件之間的反射光,從而降低干擾、增強(qiáng)大規(guī)模集成光路的穩(wěn)定性。首先,本論文介紹了二維磁性光子晶體的幾種分析方法:采用平面波展開(kāi)法計(jì)算光子晶體帶隙結(jié)構(gòu)及缺陷結(jié)構(gòu)的模場(chǎng)分布;使用有限元方法將波動(dòng)方程轉(zhuǎn)化為有限元方程組,從而將求波導(dǎo)中電磁場(chǎng)的問(wèn)題,轉(zhuǎn)變?yōu)榍蠼獗菊髦导捌鋵?duì)應(yīng)的本征函數(shù)的問(wèn)題。進(jìn)而求解出電磁波在環(huán)行器中的傳輸情況。再者,利用三角晶格的二維磁性光子晶體缺陷結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)了三端口Y型鐵氧體柱環(huán)行器。采用有限元方法模擬Y型波導(dǎo)和環(huán)行器的功能并計(jì)算外部特性,并在微波波段首次成功研制了Y型光子晶體環(huán)行器。該環(huán)行器在中心頻率10GHz處隔離度高達(dá)-61.1dB�；邴溈怂鬼f方程的形式不變性理論,將光波波段的二維磁性光子晶體缺陷結(jié)構(gòu)進(jìn)行尺寸縮放以實(shí)現(xiàn)微波波段的二維磁性光子晶體環(huán)行器。分別以空氣孔和介質(zhì)柱陣列結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)在3mm波段設(shè)計(jì)了三端口Y型環(huán)行器。最后,本文從理論和實(shí)驗(yàn)上研究了基于正方晶格光子晶體的十字型波導(dǎo),... 

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

1PC按空間結(jié)構(gòu)分類(lèi)：(a)一維PC(b)二維PC(c)三維PC

圖 4.1.4 環(huán)行器中電磁場(chǎng)傳播情況(a) 沒(méi)有外加磁場(chǎng)，(b)(c)(d)外加磁場(chǎng)耗 Y 型 2D-MPC 環(huán)行器節(jié)中，模擬了環(huán)行器的功能，接下來(lái)討論外部特性參數(shù)隨入射。電磁波從三個(gè)端口（A、B、C）之一入射，我們檢測(cè)其他兩輸出與輸入的功率之比，從而計(jì)算出環(huán)行器的插入損耗、傳輸參數(shù)，數(shù)值結(jié)果如圖 4.1.5 所示。10-1100TransmissionTransmission0.60.81rtionlossdB152025olationdBIsolationInsertion loss

圖 4.1.6 數(shù)值計(jì)算得到的隔離度與插入損耗與文獻(xiàn)[74]對(duì)比明：在中心頻率 0.4132 2 c a 處，環(huán)行器具有最高的傳輸效率離度為 23.2dB，插入損耗為 0.0037dB。當(dāng)入射波的頻率偏離漸降低，環(huán)行器外部特性急劇變差，如圖 4.1.5 所示。顯然，中入損耗的變化情況明顯不同：中心頻率右側(cè)，性能參數(shù)急劇變逐漸接近 PBG 的上邊界，光子晶體的光局域效應(yīng)急劇變差；中帶范圍內(nèi)光局域效應(yīng)良好，參數(shù)變化緩慢。[74]對(duì)比，本文得到的插入損耗和隔離度等外部特性參數(shù)隨頻率圖 4.1.6 所示。質(zhì)柱陣列的 3mmY 型 2D-MPC 環(huán)行器于介質(zhì)柱陣列的三角晶格 2D PC 的帶隙結(jié)構(gòu)和點(diǎn)缺陷微腔的 2 節(jié)中進(jìn)行分析，本節(jié)不再重復(fù)。與上節(jié)類(lèi)似，這里將圖 4.1.1(

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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本文編號(hào)：3465884