發(fā)布時(shí)間：2019-11-04 02:25

【摘要】：在實(shí)現(xiàn)全光網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)程中，要面對(duì)的一個(gè)難題就是如何實(shí)現(xiàn)慢光和光緩存。相比材料色散，利用結(jié)構(gòu)色散引起慢光要更容易實(shí)現(xiàn)。光子晶體作為人工周期性介質(zhì)材料，具有常溫下工作，易于制作，不受波長(zhǎng)限制等優(yōu)勢(shì)，基于光子晶體波導(dǎo)耦合微腔結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)慢光已經(jīng)成為了近年來研究的熱點(diǎn)。 在本文中，我們利用硅基光子晶體耦合諧振腔結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的光學(xué)電磁誘導(dǎo)透明（EIT）效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)慢光。首先，我們對(duì)單個(gè)光學(xué)微腔的性質(zhì)及其與波導(dǎo)之間的耦合理論進(jìn)行了探究，為研究類EIT效應(yīng)提供了基礎(chǔ)。接著，我們采用傳輸矩陣法求解了類EIT透射譜及延時(shí)曲線。相比之前的解耦合波方程法，傳輸矩陣法免去了復(fù)雜的求解過程，能很好地幫助我們理解類EIT效應(yīng)以及微腔與波導(dǎo)之間的耦合過程。在此基礎(chǔ)上，我們探究了腔的Q值，兩腔之間的諧振波長(zhǎng)失諧量Δλ，兩腔之間相位差的失諧量ΔΦ與類EIT透明峰之間的關(guān)系。我們還用3D-FDTD的方法對(duì)L3腔以及異質(zhì)結(jié)微腔兩種腔型與波導(dǎo)耦合的類EIT系統(tǒng)進(jìn)行了仿真。在對(duì)異質(zhì)結(jié)微腔的仿真過程中，我們實(shí)現(xiàn)了在三腔級(jí)聯(lián)系統(tǒng)才能實(shí)現(xiàn)的兩個(gè)波長(zhǎng)處的類EIT效應(yīng)。由于模式大的Qint/Qc比值，每個(gè)透明峰保持高透射率的同時(shí)，，分別對(duì)應(yīng)著比之前的報(bào)道要大一個(gè)數(shù)量級(jí)的光學(xué)延時(shí)。 我們的研究為進(jìn)一步通過不同類型的微腔與波導(dǎo)耦合系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)多個(gè)波長(zhǎng)的類EIT及長(zhǎng)光學(xué)延時(shí)器件提供了理論基礎(chǔ)。為將類EIT效應(yīng)應(yīng)用于光開關(guān)，窄帶濾波器，邏輯門等方面提供了方向和支持。
【圖文】：

光子晶體波導(dǎo)的慢光原理可以用后向散射和全向反射理論來解釋[1]。如下圖1-1 (a)所示，當(dāng)光進(jìn)入光子晶體波導(dǎo)中后，在每一個(gè)空氣孔處都會(huì)發(fā)生后向散射。因?yàn)楣庾泳w是周期性的介質(zhì)，所以，在波導(dǎo)方向看來，光子晶體就是個(gè)一維光柵。如虛線所示。(1)在波矢 k 靠近布里淵邊界的時(shí)候，前向傳輸?shù)墓夂秃笙蛏⑸涞墓庀辔缓驼穹?

圖 2-1 兩種平面二維光子晶體結(jié)構(gòu)示意圖。(a)介質(zhì)柱型，在空氣中，四角晶格周期(b)空氣孔型，在介質(zhì)平板上，三角晶格周期圖 2-2 (a)光子晶體平板微腔 (b)光子晶體平板微腔垂直方向損耗機(jī)制示意圖要將光盡可能的限制住，減小腔內(nèi)損耗，從而實(shí)現(xiàn)高 Q 值的二維光子晶就是需要對(duì)腔的損耗機(jī)制有一個(gè)全面的了解。由于在實(shí)際中最常應(yīng)用的空氣孔型的光子晶體平板微腔，我們下面討論的微腔都是這種類型的。光子晶體微腔 Q 值的計(jì)算與測(cè)量方法
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TN929.1

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本文編號(hào)：2555423