基于光子晶體波導的光開關的研究.pdf

1、光子晶體的概念最早來源于Yablonovitch和John 在1987年提出的理論，它是一種具有周期性介電常數(shù)的材料結構。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展和通信領域的要求，光子晶體技術已經(jīng)在光子學、光電子學、材料學和物理學等諸多領域取得了令人矚目的進展。
　　 縱觀光子晶體在二十年的發(fā)展，許多基于光子晶體的結構和器件都被提出：如光子晶體光纖、光子晶體激光器和發(fā)光二極管，光子晶體濾波器、耦合器、分束器和環(huán)形器等。他們當中許多還處于試驗階段，而有

2、些已經(jīng)有了商用化的產(chǎn)品。
　　 本課題著力于光子晶體波導的光開關的研究，基于二維光子晶體波導我們提出一種新型的光開關結構。該結構的特點在于巧妙的利用了三角晶格的幾何機構，設計出具有具有三條通道的光開關，其中兩條通道為信號光通道，一條為控制光通道。由于瞬態(tài)的非線性Kerr 效應，信號光可以在控制光的作用下處于開或關的狀態(tài)。我們隨后通過數(shù)值仿真方法，證明了這一光子晶體結構所具有的開關現(xiàn)象。
　　 在數(shù)值模擬方面我們對比了光子

3、晶體中常見的幾種數(shù)值模擬方法特點，選擇基于有限時域差分法的程序來完成我們的模擬。在研究中我們對比了不同介電常數(shù)對光子晶體帶隙的影響，并考慮到目前制造工藝的水平，在我們的設計過程中確定了基于硅基的光子晶體設計；在設計中我們考慮不同介質柱半徑所對應不同占空比對帶隙的影響，確定以最大的相對帶隙寬度作為介質柱半徑選取的依據(jù)。
　　 理論分析和數(shù)值模擬都都說明了該結構所具有的開光效應。在接下來的工作中我們對其特性進行分析提出了改進的方法，