光子晶體的數(shù)值計(jì)算與近紅外波段實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、光子晶體的提出到現(xiàn)在只有短短的十幾年的時(shí)間，其展示的巨大的應(yīng)用前景已經(jīng)引起了各個(gè)方面極大的關(guān)注。目前光子晶體在理論和實(shí)驗(yàn)上都有了飛速的進(jìn)展，本文利用時(shí)域有限差分方法(FDTD)進(jìn)行光子晶體結(jié)構(gòu)的數(shù)值計(jì)算，開(kāi)展了近紅外波段光子晶體的微加工研究和測(cè)試光路的設(shè)計(jì)、搭建和改進(jìn)。 本文詳細(xì)地給出了利用FDTD+Bloch邊界方法計(jì)算二維光子晶體的能帶的具體方法以及正方晶格和三角晶格的Bloch邊界的設(shè)置方法。詳細(xì)而定量的研究了網(wǎng)格的精細(xì)度

2、對(duì)于二維的能帶、透過(guò)率以及微腔品質(zhì)因子最終結(jié)果的影響。研究了結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)于正方晶格和三角晶格空氣孔和介質(zhì)柱結(jié)構(gòu)的影響，得到了完全帶隙的結(jié)構(gòu)參數(shù)。利用超元胞的方法計(jì)算了含有點(diǎn)缺陷和線缺陷的光子晶體的能帶，并計(jì)算了缺陷模式的場(chǎng)分布。利用FDTD+PML邊界方法計(jì)算了有限尺寸的光子晶體的透過(guò)率，并研究了不同網(wǎng)格精細(xì)度和光子晶體的層數(shù)對(duì)于透過(guò)率的影響。分析了FFT方法在研究光子晶體微腔結(jié)構(gòu)時(shí)的局限，利用一種新的方法Padé近似成功的分析了光子晶體

3、的微腔，得到了Q值高達(dá)106量級(jí)的微腔。 利用三維FDTD方法結(jié)合PML+Bloch+Mirror三種邊界計(jì)算了PC-Slab結(jié)構(gòu)光子晶體的能帶，并利用Light-Line方法濾除了平板波導(dǎo)所不支持的泄漏模式。進(jìn)行了GaAs/AlGaAs體系850nm光子晶體激光器設(shè)計(jì)的前兩個(gè)步驟，并分析了在進(jìn)行PC-Slab高品質(zhì)因子微腔時(shí)Padé近似失效的原因。 查閱了有關(guān)PC-Slab結(jié)構(gòu)光子晶體制作工藝的資料，給出了利用EBL+