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| 光子晶体是一种介电常数在空间中周期性分布,而形成明显光子禁带的结构。频率落在禁带范围内电磁波无法在特定方向上传播,这给控制电磁波的传播提供了一个全新的方法。在光子晶体中引入一定的缺陷就能够对电磁波在其中的传播方式进行有效控制,例如光子晶体线缺陷能形成波导而点缺陷能形成微谐振腔,波导和谐振腔的组合又能形成各种滤波器件。基于光子晶体的光子器件具有结构紧凑,易于集成的特点,与传统器件相比较有明显的优越性。本文简要介绍时域有限差分法和平面波展开法,并对完整二维光子晶体以及缺陷态二维光子晶体的能带进行简要分析,包括典型的点缺陷微谐振腔和线缺陷型波导,用COMSOL multiphysics软件对其模场进行了模拟,利用模拟结果对参数进行反馈优化。对于谐振腔和波导组合成的二维光子晶体滤波结构,论文先运用时域耦合模理论对其耦合机制进行分析,然后利用COMSOL multiphysics软件对几种耦合结构进行建模,计算,模拟并与理论进行对比,包括弯曲波导,T型分波器以及直接耦合型的带通滤波器和侧边耦合型的带阻滤波器。分析讨论了基于二维正方晶格光子晶体三端口通道下路滤波器结构和多通道下路滤波器,具有良好的滤波效果,对二维光子晶体在光通信领域的应用具有一定的参考价值。本文还介绍了全息制作光子晶体的理论与制作实验,该制作方式基于多光束干涉原理,让感光材料在全息干涉图样中曝光,使光与物质发生作用,然后经显影、定影,就可以形成介质折射率在空间上周期性变化的有序微结构。这种方法特别适合制作光波范围内的光子晶体。 |
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