基于二维光子晶体能带与缺陷结构的管通信器件设计与研究

发布时间：2024-03-21 23:24

　　随着科技的迅猛发展,尤其是传输速度与大数据带来的巨大压力,电子器件逐渐遇到性能瓶颈。相较于电子器件,光子器件具有明显的速度优势,而且容错率更高,抗干扰能力更强。因此利用光子代替电子,制备高性能、高度集成的光子器件已成为目前的研究热点。光子晶体的出现为全光通信技术和光子集成等现代高科技技术提供了新思路。基于光子晶体的多通道滤波器、偏振光分束器、全光开关等器件凭借其尺寸小、传输高效、结构可调节等优点,引起了社会的广泛关注。本文围绕二维光子晶体的能带与缺陷结构展开了系统深入的研究,仿真工作通过RSoft光学仿真软件进行。主要由以下几个方面展开:1.通过平面波展开法(PWE)和时域有限差分法(FDTD)分析了三角晶格、正方晶格、蜂窝型晶格、非对称环形结构等几种不同结构的光子晶体带隙和传输性能。以介质柱型三角晶格光子晶体为研究对象,在完整的光子晶体中分别引入三种缺陷,研究发现,点缺陷具有很强的光子局域性;线缺陷能够很好的传输波导,在120°弯折情况下传输效率也能在88%以上;环形缺陷则能够将光波进行耦合。2.设计了一款基于光子禁带的双通道光子晶体微腔滤波器,该器件在二维三角晶格光子晶体中引入呈中...

【文章页数】：58 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2.1直角坐标系中的Yee氏网格

Maxwell方程组求解其本征方程解的一在空间和时间上，将Maxwell方程组的方程转化为差分方程，利用时间步长插法可以解决光在传播过程中的反射、散种基于Maxwell方程组的数值求解方法式在倒格矢空间进行展开，将Maxwel到光子传播的本征频率，进而得到光子结构可以....

图2.2完美匹配层PML提出至今，就已经几乎成为了求解电磁场边界吸收的标准策略

0*0yxzxzyxzytxHEHty察上述方程，发现存在三种情况：当**=0xyxy时，式（2.18）可以看作的Maxwell方程组；当=xy，**0xy时，式（2.1....

图3.1不同晶格的介质柱型光子晶体（a）正方晶格；（b）三角晶格；（c）蜂窝晶格

3.1影响光子晶体带隙的几种结构分析二维光子晶体结构灵活多变，从材料的选取、晶格类型，到晶格常数、半径大小等都会影响到整个结构性能的优劣，本文将进一步研究晶格类型和孔、柱材质对完整光子晶体结构禁带的影响。砷化镓GaAs是一种半导体材料[68]。它禁带宽度大，电子迁移率高，介....

图3.2二维光子晶体能带图（a）正方晶格；（b）三角晶格；（c）蜂窝晶格能带图3.2（c）表明，蜂窝晶格结构的光子晶体除了在TE模有一段较宽的0.283-0.367（a）带隙之外，还出现了完全带隙

图3.2二维光子晶体能带图（a）正方晶格；（b）三角晶格；（c）蜂窝晶格能带图3.2（c）表明，蜂窝晶格结构的光子晶体除了在TE模有一段较宽的0.283-0.367a）带隙之外，还出现了完全带隙。其中TE模禁带范围为0.573-0.631（a），TM....

本文编号：3934287