一維非線性光子晶體器件的設(shè)計(jì)研究.pdf

1、光子晶體是當(dāng)前光學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)前沿課題，設(shè)計(jì)具有特殊功能的光子晶體器件是光子晶體走向?qū)嶋H應(yīng)用的基礎(chǔ)。本文進(jìn)行了可調(diào)諧光子晶體濾波器設(shè)計(jì)、可實(shí)現(xiàn)多波長二次諧波生成的光子晶體器件設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)單頻率耦合三次諧波的光子晶體器件設(shè)計(jì)以及實(shí)現(xiàn)多波長耦合三次諧波的光子晶體器件的設(shè)計(jì)。主要工作如下： 利用轉(zhuǎn)移矩陣對(duì)一維可調(diào)諧光子晶體濾波器特性進(jìn)行了分析。由于角度和電壓調(diào)諧具有非力學(xué)和快速反應(yīng)并且操作簡單的特點(diǎn)，可以應(yīng)用于光子晶體濾波器的調(diào)諧上。本文

2、研究了缺陷光子晶體的局域態(tài)和外加電壓的關(guān)系，結(jié)果表明，施加電壓和缺陷態(tài)波長成線性關(guān)系。同時(shí)，從光波的入射角度方面也可以對(duì)光子晶體濾波器的透過波長進(jìn)行調(diào)諧。 利用模擬退火算法設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)多波長二次諧波產(chǎn)生的光子晶體器件。在小信號(hào)近似下，推導(dǎo)了二次諧波產(chǎn)生的公式。發(fā)現(xiàn)當(dāng)基頻光和倍頻光都位于禁帶中的缺陷位置時(shí)，二次諧波的轉(zhuǎn)換效率得到了極大的提高。通過分析基頻光和倍頻光在晶體內(nèi)部的場強(qiáng)分布以及相位分布，給出了非線性效應(yīng)得到提高的原因。

3、 利用模擬退火算法定向設(shè)計(jì)了可實(shí)現(xiàn)單頻率耦合三次諧波的光子晶體器件。在小信號(hào)近似下，得到了耦合三次諧波的計(jì)算公式。將基頻光和倍頻光以及三次諧波設(shè)置在缺陷態(tài)位置并令倍頻光和耦合三次諧波的轉(zhuǎn)換效率基本相等，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)可以很好地達(dá)到預(yù)計(jì)結(jié)果，非線性效應(yīng)得到了極大提高，通過分析晶體內(nèi)部的場強(qiáng)分布，給出了非線性效應(yīng)得到提高的原因。定向設(shè)計(jì)了可實(shí)現(xiàn)多波長耦合三次諧波產(chǎn)生的光子晶體器件。設(shè)計(jì)結(jié)果可以很好地達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，各個(gè)波長的三次諧波的轉(zhuǎn)換效率基