本文關(guān)鍵詞：基于光子晶體缺陷結(jié)構(gòu)的可見(jiàn)光波分復(fù)用器設(shè)計(jì)與研究

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【摘要】：光子晶體作為一種新型人工電磁介質(zhì),因其具有光子禁帶和光子局域的基本特征以及高密集、高效率、低損耗及體積小等特點(diǎn),在光子集成技術(shù)與器件方面日益發(fā)揮其重要作用。光子晶體波分復(fù)用器是當(dāng)前光子晶體光學(xué)器件活躍的熱點(diǎn)方向,大多數(shù)關(guān)于光子晶體波分復(fù)用器的研究集中在通信波段,而工作波長(zhǎng)在可見(jiàn)光波段的研究還很少。光子晶體可見(jiàn)光波段波分復(fù)用器是光學(xué)集成器件研究的重要補(bǔ)充。本文設(shè)計(jì)了基于光子晶體缺陷結(jié)構(gòu)的可見(jiàn)光波分復(fù)用器,具體內(nèi)容分為以下幾個(gè)方面:1.選取在可見(jiàn)光波段折射率較大而消光系數(shù)較小的GaP為光子晶體介質(zhì)柱的材料,分析光子晶體占空比與光子晶體TE模禁帶寬度的關(guān)系。利用平面波展開(kāi)法和時(shí)域有限差分法分析研究了光子晶體波導(dǎo)、微腔和環(huán)形諧振腔三種缺陷的結(jié)構(gòu)特性、傳輸特性、帶隙特性及局域頻率,為設(shè)計(jì)光子晶體可見(jiàn)光波分復(fù)用器提供條件。2.利用耦合模理論分別計(jì)算488nm、532nm和635nm三波長(zhǎng)的波導(dǎo)耦合長(zhǎng)度,設(shè)計(jì)合理的參數(shù)結(jié)構(gòu),控制光波呈交叉態(tài)或直通態(tài),在輸入輸出端增加介質(zhì)柱密度,實(shí)現(xiàn)三波長(zhǎng)有效分波,設(shè)計(jì)出基于光子晶體波導(dǎo)耦合的可見(jiàn)光波段三波長(zhǎng)分波器。3.利用時(shí)域有限差分法分析點(diǎn)缺陷微腔的中心諧振頻率與缺陷半徑大小的曲線(xiàn)關(guān)系,找到488nm、532nm和635nm三波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)的缺陷半徑,采用微腔與波導(dǎo)的直接耦合結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)基于光子晶體波導(dǎo)與微腔的可見(jiàn)光波段三波長(zhǎng)合波器、分波器;在原結(jié)構(gòu)上增加反射微腔,使得三波長(zhǎng)的透射率都在90%以上。4.基于光子晶體波導(dǎo)、微腔和環(huán)形諧振腔,設(shè)計(jì)了光子晶體可見(jiàn)光波段的三波長(zhǎng)合波器,635nm光波從環(huán)形諧振腔進(jìn)入主波導(dǎo),488nm和532nm光波從相應(yīng)微腔進(jìn)入主波導(dǎo),實(shí)現(xiàn)三波長(zhǎng)合波。該器件尺寸小,效率高。
【關(guān)鍵詞】：光子晶體 可見(jiàn)光波段波分復(fù)用器 波導(dǎo) 微腔 環(huán)形諧振腔
【學(xué)位授予單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：O734;TH74
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-16
• 1.1 光子晶體的簡(jiǎn)介8-12
• 1.1.1 光子晶體的概念9-10
• 1.1.2 光子晶體的類(lèi)型10-11
• 1.1.3 光子晶體的基本特性11
• 1.1.4 光子晶體的應(yīng)用11-12
• 1.2 光子晶體波分復(fù)用器12-15
• 1.2.1 光子晶體波分復(fù)用器的研究進(jìn)展13-14
• 1.2.2 光子晶體可見(jiàn)光波分復(fù)用器的研究意義14-15
• 1.3 論文研究的主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排15-16
• 1.3.1 論文的主要內(nèi)容15
• 1.3.2 論文的結(jié)構(gòu)安排15-16
• 第2章 光子晶體理論基礎(chǔ)16-20
• 2.1 平面波展開(kāi)法16-17
• 2.2 時(shí)域有限差分法17-20
• 第3章 二維方格光子晶體帶隙及缺陷態(tài)分析20-32
• 3.1 二維方格晶體材料及參數(shù)的選取20-22
• 3.2 光子晶體波導(dǎo)特性分析22-27
• 3.2.1 光波導(dǎo)缺陷態(tài)23-24
• 3.2.2 兩平行波導(dǎo)的耦合結(jié)構(gòu)和原理24-27
• 3.3 光子晶體點(diǎn)缺陷微腔特性分析27-30
• 3.3.1 光子晶體點(diǎn)缺陷微腔27-29
• 3.3.2 點(diǎn)缺陷半徑與諧振波長(zhǎng)關(guān)系29-30
• 3.4 光子晶體環(huán)形腔特性分析30-32
• 第4章 可見(jiàn)光波段光子晶體波分復(fù)用器32-50
• 4.1 基于光子晶體波導(dǎo)耦合分波器32-35
• 4.2 光子晶體波導(dǎo)與微腔耦合合波器35-45
• 4.2.1 參數(shù)的分析與選取35-38
• 4.2.2 波導(dǎo)與微腔的耦合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與模擬38-41
• 4.2.3 合波器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與模擬41-42
• 4.2.4 合波器結(jié)構(gòu)優(yōu)化42-45
• 4.3 光子晶體波導(dǎo)與微腔耦合分波器45-46
• 4.4 光子晶體波導(dǎo)、微腔與微環(huán)相結(jié)合的合波器46-50
• 第5章 總結(jié)與展望50-52
• 5.1 工作總結(jié)50
• 5.2 改進(jìn)與展望50-52
• 參考文獻(xiàn)52-56
• 致謝56-57
• 攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果57

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