本文關(guān)鍵詞：二維嵌套磁流體光子晶體耦合腔波導(dǎo)及慢光研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：光緩存、全光時(shí)延線技術(shù)等是實(shí)現(xiàn)全光網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù),選擇適合光緩存的材料則至關(guān)重要。與其它可以實(shí)現(xiàn)慢光的材料相比,光子晶體波導(dǎo)具有較大的帶寬、很小的體積、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)多樣性、易于與其它光學(xué)器件結(jié)合等特征為光緩存領(lǐng)域帶來了巨大的突破,并且光子晶體以它獨(dú)特的光子帶隙特性和光學(xué)性能有利于光緩存的實(shí)現(xiàn)。論文主要對磁流體填充型二維嵌套光子晶體耦合腔波導(dǎo)的慢光特性進(jìn)行研究。分別設(shè)計(jì)了空氣柱型二維嵌套光子晶體耦合腔和可重構(gòu)的二維嵌套磁流體光子晶體耦合腔波導(dǎo)結(jié)構(gòu),并且分析和比較了這些耦合腔結(jié)構(gòu)的慢光性能。論文主要完成的工作及創(chuàng)新點(diǎn)如下:1.運(yùn)用平面波展開法研究了四種空氣柱型的二維嵌套光子晶體耦合腔波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的慢光特性。其中,利用缺陷柱的半徑和腔間距離的變化,對四種缺陷微腔波導(dǎo)的慢光特性進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明:在介質(zhì)柱無填充型的耦合腔波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中,和單一缺陷耦合腔比較,雙重缺陷耦合腔具有更優(yōu)秀的慢光性能;而在三種雙重缺陷耦合腔波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中,慢光性能最佳的是雙重缺陷耦合腔1型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。它的最大群速度可達(dá)-310 c數(shù)量級,對應(yīng)的NDBP最大可達(dá)0.284。此外,單一缺陷耦合腔的帶寬、最大群速度和NDBP都是隨著腔間距L的變大呈逐漸變小的趨勢,群速度從L=3a時(shí)的210 c-量級降低到L=5a時(shí)的310 c-量級。2.設(shè)計(jì)了三種新型的二維嵌套磁流體光子晶體耦合腔波導(dǎo):水平缺陷耦合腔、垂直缺陷耦合腔和十字型缺陷耦合腔波導(dǎo)。首先對三種新型嵌套磁流體耦合腔結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。在得到最優(yōu)結(jié)構(gòu)后研究了它們隨不同濃度磁流體變化時(shí)的慢光特性。仿真結(jié)果也表明:在有磁流體填充的三種新型的嵌套耦合腔波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中,三種耦合腔的群速度都達(dá)到了310 c-的慢光速度的同時(shí),NDBP值都大于0.35。其中垂直缺陷耦合腔擁有最佳的慢光性能,其最大群速度最低可以達(dá)到32.56 10 c-?,帶寬約為0.0002,NDBP值最大可以達(dá)到0.408,Q值高達(dá)310量級。3.通過在所設(shè)計(jì)的新型嵌套耦合腔結(jié)構(gòu)中填充不同濃度的磁流體材料,不僅可以實(shí)現(xiàn)動態(tài)調(diào)節(jié)慢光特性,還可以起到重構(gòu)慢光波導(dǎo)的作用。這對動態(tài)調(diào)節(jié)慢光特性的研究具有重大的意義。通過仿真得出:三種新型的二維嵌套磁流體光子晶體耦合腔波導(dǎo)的帶寬、群速度、NDBP以及Q值都隨著濃度的調(diào)節(jié)而不斷發(fā)生變化,且都優(yōu)于空氣柱型二維嵌套耦合腔結(jié)構(gòu)的慢光性能。
【關(guān)鍵詞】：光子晶體 慢光 耦合腔 磁流體
【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10-15
• 1.1 研究背景和意義10-11
• 1.2 研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 研究內(nèi)容12-13
• 1.4 全文結(jié)構(gòu)13-15
• 第二章 光子晶體的基本特性和基礎(chǔ)理論15-26
• 2.1 光子晶體的基本特性15-18
• 2.1.1 光子晶體的概念15-16
• 2.1.2 光子帶隙16-17
• 2.1.3 光子局域17-18
• 2.2 光子晶體波導(dǎo)的耦合原理18-20
• 2.3 光子晶體的基本數(shù)值算法20-25
• 2.4 仿真工具Rsoft Photonic CAD Suite25-26
• 第三章 空氣柱型二維嵌套光子晶體耦合腔波導(dǎo)的慢光特性26-51
• 3.1 物理模型26-27
• 3.2 數(shù)學(xué)模型27-31
• 3.2.1 超晶胞算法27-29
• 3.2.2 數(shù)學(xué)方法29-31
• 3.3 光子晶體耦合腔慢光波導(dǎo)的傳輸與調(diào)節(jié)機(jī)理31-33
• 3.3.1 光子晶體耦合腔波導(dǎo)的慢光傳輸機(jī)理31-32
• 3.3.2 光子晶體耦合腔波導(dǎo)的慢光調(diào)節(jié)機(jī)理32-33
• 3.4 空氣柱型嵌套光子晶體單一缺陷耦合腔波導(dǎo)慢光特性33-39
• 3.4.1 單一缺陷耦合腔波導(dǎo)的慢光特性分析33-36
• 3.4.2 腔間距對單一缺陷耦合腔波導(dǎo)慢光特性的影響36-39
• 3.5 三種雙重缺陷光子晶體耦合腔波導(dǎo)的慢光特性分析39-49
• 3.5.1 雙重缺陷耦合腔1型波導(dǎo)的慢光特性分析39-43
• 3.5.2 雙重缺陷耦合腔2型波導(dǎo)的慢光特性分析43-46
• 3.5.3 雙重缺陷耦合腔3型波導(dǎo)的慢光特性分析46-49
• 3.6 本章小結(jié)49-51
• 第四章 磁流體填充型新型嵌套光子晶體耦合腔的慢光特性51-72
• 4.1 磁流體簡介51
• 4.2 磁流體在光學(xué)中的應(yīng)用51-52
• 4.3 磁流體填充型新型嵌套光子晶體耦合腔波導(dǎo)的物理模型52-54
• 4.4 三種新型嵌套光子晶體耦合腔慢光特性的比較54-69
• 4.4.1 水平缺陷耦合腔波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與慢光特性分析55-59
• 4.4.2 垂直缺陷耦合腔波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與慢光特性分析59-64
• 4.4.3 十字型缺陷耦合腔波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與慢光特性分析64-69
• 4.5 三種新型嵌套光子晶體耦合腔波導(dǎo)慢光特性差異的數(shù)學(xué)分析69-70
• 4.6 本章小結(jié)70-72
• 第五章 總結(jié)與展望72-75
• 5.1 總結(jié)72-74
• 5.2 展望74-75
• 參考文獻(xiàn)75-80
• 致謝80-81
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文81

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