本文關鍵詞：光子晶體表面波與微腔耦合效應的研究　出處：《江蘇大學》2016年碩士論文　論文類型：學位論文

  更多相關文章： 光子晶體 表面波 單向邊界模式 單向空氣波導模式 微腔模式

【摘要】：光子晶體的表面模式是光子晶體與介質之間的界面上形成的一種表面波,可以被用來實現表面諧振微腔和光子晶體表面波導等,在光子元件逐步替代電子元件成為通信器件主流的今天具有很高的利用價值。本文分別使用傳輸矩陣法和平面波展開法,對一維光子晶體和二維光子晶體中的表面波進行了研究,并在系統(tǒng)中設置缺陷微腔,通過微腔共振實現能量的耦合傳輸,從而設計出不同功能的光子器件。本文提出了一種含有金屬層和磁光材料層的半無限一維光子晶體耦合系統(tǒng),這個系統(tǒng)可以產生表面等離子體激元、磁光缺陷模式和光學Tamm態(tài)的混合態(tài)特性,這個混合態(tài)耦合系統(tǒng)的電磁波被限定在一個半無限一維光子晶體金屬層和磁光表面缺陷之間的邊界上,可以將磁光材料層看作一個微腔,微腔中強烈的共振可以導致全透射。我們通過周期性結構的布洛赫定理和傳輸矩陣法對這種系統(tǒng)特性行了研究,發(fā)現可以通過改變磁光材料層的厚度,從混合態(tài)中獲得可調非互易性傳播。隨后本文基于二維磁光光子晶體邊界模式展開研究,邊界模式是被約束在磁光光子晶體邊界的表面波,如果我們對磁光光子晶體外加磁場,系統(tǒng)的時間反演對稱性被破壞,使該電磁波的群速度向著同一個方向,形成單向邊界模式。本文基于磁光光子晶體邊界單向特性設計了基于光子晶體的閉合環(huán)路,使得電磁信號能存儲于單個閉合環(huán)路,并在該環(huán)路一側預設一個微腔。另外再設計一個同樣的閉合環(huán)路,當兩個包含閉合環(huán)路的結構合并時,電磁信號通過微腔的耦合,使兩個閉合環(huán)路中的信號可相互讀寫;分離時,信號被存儲在閉合環(huán)路內部。由此設計了可分離讀寫存儲器。本文還利用兩個群速度方向相同的磁光光子晶體單向邊界模式耦合形成了單向空氣波導,如果我們在兩條平行的單向空氣波導間設置一個磁性微腔,則電磁信號可以從一條單向空氣波導中通過微腔被耦合到另一條空氣波導,如果將一邊的單向空氣波導改換成一個單向空氣波導閉合環(huán)路,通過外加磁場控制微腔屬性,則電磁信號不僅能從閉合環(huán)路中取出,也能被寫入閉合環(huán)路,同樣也可以被存儲在單個閉合環(huán)路中,實現電磁信號讀寫與存儲的功能。如果我們在兩條平行的單向空氣波導之間放置一個基于單向邊界波導設計的閉合環(huán)路,在環(huán)路與兩邊的單向空氣波導之間各設置一個磁性微腔,則可以實現電磁信號遠距離傳輸的功能,我們也可以通過增加環(huán)路個數,或者在橫坐標方向上增加環(huán)路的長度,來延長電磁信號能量耦合傳輸的距離。
[Abstract]:A semi - infinite one - dimensional photonic crystal coupling system is designed based on two - dimensional photonic crystal boundary .

【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O734

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