光子晶體,作為一種具有帶隙結(jié)構(gòu)的人工晶體材料,由于其制備的器件具有響應(yīng)速度快,體積小,集成度高,價(jià)格低廉等諸多優(yōu)點(diǎn),因此在光波導(dǎo)和光通信方面具有重要的價(jià)值。然而,其容易受到制造缺陷影響,使光波在傳輸?shù)倪^程中發(fā)生強(qiáng)烈的后向散射,造成比較大的損耗。近年來,拓?fù)涔庾泳w中光波的傳輸特性及其應(yīng)用研究受到許多科研工作者的青睞,究其原因,就在于存在受拓?fù)浔Ｗo(hù)、免疫缺陷且能抑制后向散射的邊緣態(tài),使其在發(fā)展無損傳播的光學(xué)系統(tǒng)、高效的光學(xué)器件等方面具有巨大的潛力和廣闊的前景,從而突破常規(guī)光學(xué)元件性能受到背向反射和彎曲損耗的影響,難以進(jìn)行大規(guī)模集成的限制。本論文基于光量子谷霍爾效應(yīng),通過破壞空間對稱性提出了一種谷光子晶體(VPC),實(shí)現(xiàn)了拓?fù)湎嘧儭Ｔ诖嘶A(chǔ)上,提出了受拓?fù)浔Ｗo(hù)的馬赫-曾德爾干涉儀(MZI)和折射率傳感器兩種光學(xué)器件,并對器件進(jìn)行了設(shè)計(jì)、仿真與性能研究。主要研究內(nèi)容如下:(1)通過破壞系統(tǒng)的空間反轉(zhuǎn)對稱性,提出了VPC的一種具體實(shí)現(xiàn)方法,并詳細(xì)闡述了其實(shí)現(xiàn)拓?fù)湎嘧兊臋C(jī)理和過程。不同于傳統(tǒng)的基于光量子霍爾效應(yīng)的拓?fù)涔庾泳w,該VPC是在保持系統(tǒng)時(shí)間反演對稱性的前提下使用常見的硅材料實(shí)現(xiàn)的,無需...

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 光學(xué)量子霍爾效應(yīng)
        1.2.2 光學(xué)量子自旋霍爾效應(yīng)
        1.2.3 光學(xué)量子谷霍爾效應(yīng)
    1.3 本論文的主要內(nèi)容安排
第二章 基礎(chǔ)理論
    2.1 光學(xué)仿真原理
        2.1.1 有限元法
        2.1.2 時(shí)域有限差分法
    2.2 光子晶體能帶計(jì)算原理
        2.2.1 倒格矢空間
        2.2.2 平面波展開法
    2.3 數(shù)值仿真流程
    2.4 本章小結(jié)
第三章 谷光子晶體中的拓?fù)湎嘧儥C(jī)理及拓?fù)洮F(xiàn)象
    3.1 基本概念
        3.1.1 貝里相位
        3.1.2 貝里聯(lián)絡(luò)
        3.1.3 貝里曲率
    3.2 谷拓?fù)湎嘧?br>    3.3 谷光子晶體中的拓?fù)洮F(xiàn)象
    3.4 本章小結(jié)
第四章 拓?fù)浔Ｗo(hù)的馬赫-曾德爾干涉儀的設(shè)計(jì)
    4.1 研究背景
    4.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    4.3 仿真和性能分析
        4.3.1 透射率
        4.3.2 靈敏度、消光比和調(diào)制深度
        4.3.3 缺陷免疫性
    4.4 本章小結(jié)
第五章 拓?fù)浔Ｗo(hù)的折射率傳感器設(shè)計(jì)
    5.1 研究背景
    5.2 折射率傳感原理
    5.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        5.3.1 基于波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的拓?fù)浔Ｗo(hù)折射率傳感器
        5.3.2 基于諧振腔耦合波導(dǎo)的拓?fù)浔Ｗo(hù)折射率傳感器
            5.3.2.1 靈敏度
            5.3.2.2 檢測分辨率
            5.3.2.3 魯棒性
    5.4 本章小結(jié)
第六章 全文總結(jié)與展望
    6.1 論文工作總結(jié)
    6.2 研究工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻碩期間取得的研究成果



本文編號：3791560