光子晶體的光學(xué)傳輸特性研究.pdf

1、近幾年來，光子晶體已成為國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)之一。本文的工作主要集中在光子晶體的反常折射，含負(fù)折射率材料的光子晶體，以及光子晶體光纖三個(gè)方面：1.對(duì)于一維光子晶體反常折射的研究大都基于光子晶體的色散關(guān)系解析解，本文認(rèn)為，在光線非正入射時(shí)上述方法是不適用的，有必要使用更加合適的方法對(duì)一維光子晶體的折射規(guī)律加以系統(tǒng)研究，從而對(duì)一維光子晶體器件的設(shè)計(jì)起到些指導(dǎo)作用。文章將一維光子晶體作為二維問題來考察，使用數(shù)值方法(平面波展開法)來計(jì)算光線在光子

2、晶體中沿各個(gè)方向傳播時(shí)的色散關(guān)系，進(jìn)而得到了折射角與入射角和頻率的關(guān)系。結(jié)果表明：對(duì)于一維光子晶體，考查在第一能帶范圍內(nèi)的頻率，當(dāng)頻率越接近能帶邊，且入射角越接近敏感區(qū)時(shí)，折射角對(duì)入射角和頻率的變化越敏感。而且，敏感區(qū)隨頻率的增大有向小角度移動(dòng)的趨勢(shì)。 2.采用光學(xué)傳輸矩陣方法，研究了由正折射率材料和負(fù)折射率材料交替組成的一維光子晶體中帶有缺陷層時(shí)的光學(xué)傳輸特性。計(jì)算了含有普通電介質(zhì)插層和有吸收的介質(zhì)插層兩種情況下的透射譜。結(jié)果

3、表明，在正入射時(shí)，對(duì)于普通電介質(zhì)插層，隨插層厚度的增大，缺陷模的個(gè)數(shù)增多；對(duì)于有吸收特性的介質(zhì)插層，隨插層厚度的增大和吸收特性的增強(qiáng)，缺陷模式并沒有出現(xiàn)，而是表現(xiàn)為對(duì)透射峰的明顯增益。 3.利用已有文獻(xiàn)對(duì)光子晶體光纖色散特性的計(jì)算結(jié)果，分析了色散隨光子晶體光纖結(jié)構(gòu)參數(shù)變化的趨勢(shì)，并利用有效折射率方法基于標(biāo)量近似理論對(duì)光子晶體光纖色散特性進(jìn)行了有目的性的數(shù)值模擬，發(fā)現(xiàn)通過獨(dú)立調(diào)整纖芯大小，可以在光通信波段實(shí)現(xiàn)非常接近零色散的色散平