耦合腔光波導(dǎo)對(duì)群速度的調(diào)制.pdf

1、光子晶體是由兩種或者兩種以上折射率不同的介質(zhì)在空間周期性排列而形成的一種人工結(jié)構(gòu)。光子晶體的特征是具有光子禁帶，即特定頻率范圍的電磁波不能夠在光子晶體中傳播。這一重要特性使我們能夠像在半導(dǎo)體中控制電子的運(yùn)動(dòng)一樣控制電磁波在光子晶體中的傳播。通過(guò)在光子晶體中引進(jìn)不同的缺陷，能夠制成共振腔、濾波器、光波導(dǎo)和超快光開(kāi)光等許多新穎的光子器件。
　　基于周期結(jié)構(gòu)光子晶體的光波導(dǎo)可以分為兩種，一種是由在完整光子晶體中引入線缺陷構(gòu)成，另一種是由

2、相距一定距離的具有強(qiáng)局域特性的光學(xué)微腔排列構(gòu)成。第二種光波導(dǎo)又稱為耦合腔光波導(dǎo)，與第一種光波導(dǎo)相比，該種光波導(dǎo)有許多獨(dú)特的光學(xué)特性，比如具有較低的群速度，這為光子晶體在光通信中的實(shí)際應(yīng)用提供了新的可能。另外耦合腔光波導(dǎo)能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)低的群速度和強(qiáng)的光場(chǎng)強(qiáng)度，因此可以在脈沖壓縮、隨波長(zhǎng)強(qiáng)烈變化的延遲線、增強(qiáng)受激輻射等應(yīng)用中發(fā)揮獨(dú)特作用。
　　目前人們已經(jīng)廣泛研究了電磁波在基于周期結(jié)構(gòu)光子晶體的耦合腔光波導(dǎo)中的傳輸特性。研究表明，可以實(shí)

3、現(xiàn)光在周期結(jié)構(gòu)光子晶體耦合腔光波導(dǎo)中傳播時(shí)，其群速度數(shù)值與真空中光速相比降低兩個(gè)數(shù)量級(jí)。但是該群速度的大小還不能滿足某些光子器件的要求。因此，如何進(jìn)一步降低電磁波在光子晶體耦合腔光波導(dǎo)中的群速度成為了該領(lǐng)域的一個(gè)重要問(wèn)題。
　　本論文主要利用時(shí)域有限差分方法和多重散射方法，系統(tǒng)研究了正方晶格光子晶體構(gòu)成的耦合腔光波導(dǎo)的特性，通過(guò)兩種方法來(lái)降低這種耦合腔光波導(dǎo)的群速度，并研究了新波導(dǎo)的傳輸特性。本文的主要工作分為兩個(gè)部分:第一部分研

4、究了微腔旋轉(zhuǎn)對(duì)正方晶格光子晶體構(gòu)成的耦合腔光波導(dǎo)群速度的影響；第二部分討論了在正方晶格光子晶體點(diǎn)缺陷之間插入幾排三角晶格介質(zhì)柱對(duì)耦合腔光波導(dǎo)群速度的影響。下面簡(jiǎn)要介紹本論文研究的主要內(nèi)容與結(jié)果。
　　本論文分為六章。第一章為綜述，首先對(duì)光子晶體的特性和研究發(fā)展歷史做簡(jiǎn)單介紹，然后對(duì)耦合腔光波導(dǎo)的物理特性進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，并且回顧了耦合腔光波導(dǎo)的研究進(jìn)展。第二章介紹了研究光子晶體所依據(jù)的理論，以及計(jì)算耦合腔光波導(dǎo)群速度所需的耦合理論。