基于表面波調制的新型光子晶體器件研究.pdf

1、近年來,密集波分復用(dense wavelength division multiplexer,DWDM)技術在點對點核心網(wǎng)絡受到越來越多的關注,它以全新的方式,在現(xiàn)有光纖通信系統(tǒng)的基礎上極大地擴大了容量。在DWDM系統(tǒng)中,關鍵的元件就是波分復用/解復用器。設計體積小、加工簡單、使用便捷且便于光路集成的光波解復用器是實現(xiàn)未來全光網(wǎng)絡的關鍵技術之一。圍繞這一研究熱點,本文重點研究二維光子晶體波導對出射光的調控規(guī)律,并在此基礎上設計出一種

2、新型的波分解復用器,取得一些創(chuàng)新性成果。具體內容歸納如下。
　　 1.研究了二維光子晶體波導波紋面調控出射光的規(guī)律,設計出一種新型的基于表面波調制的新型波分解復用器。首先用一個簡單的衍射示意圖結合光柵方程成功的闡述波紋面調控光束的物理機制。然后用時域有限差分法(finite-differencetime-domain,FDTD)系統(tǒng)地研究波紋面參數(shù)電介質柱半徑和折射率對焦點移動的影響,發(fā)現(xiàn)對于同一頻率的光焦點位置會隨電介質柱半徑

3、和折射率的增大而遠離波紋面;同時還發(fā)現(xiàn)對于通過同一波導傳輸?shù)牟煌l率的光,焦點的位置會隨光源頻率的增加而遠離波紋面,并且光束還會隨頻率的增大而拉長。根據(jù)上述物理機制和調控規(guī)律,我們第一次實現(xiàn)了能夠將特定波長的光聚焦在光子晶體軸線上的不對稱波紋面,而對于其它不同波長的光源,出射光偏離軸線聚焦,從而實現(xiàn)波分解復用功能。此外,還發(fā)現(xiàn)波導的縱向寬度和波導寬度對聚焦光束也會有影響。
　　 2.設計了一種新的二維光子晶體斜面波導結構,發(fā)現(xiàn)這

4、種波導在不改變出射端面波紋周期的情況下也能實現(xiàn)對出射光的聚焦,這是與前面研究的平面波導(出射端面為平面的波導)的最大不同之處。同樣地,我們利用衍射原理圖對斜面波導聚焦光束的機理進行了簡單的說明。通過用FDTD法仿真還發(fā)現(xiàn)光束的聚焦位置會隨斜面角度的增大而靠近波導出口;同時發(fā)現(xiàn)不同頻率的光在經過同一斜面波導傳輸后,光束的聚焦位置會隨頻率的增加而遠離波導出口。此外還簡單地研究了在斜面波導出射端形成偏轉光束的兩種情況,當波導兩側斜面的角度不同