光子晶体表面波与微腔耦合效应的研究

发布时间：2018-01-01 14:00

  本文关键词：光子晶体表面波与微腔耦合效应的研究　出处：《江苏大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 光子晶体 表面波 单向边界模式 单向空气波导模式 微腔模式

【摘要】：光子晶体的表面模式是光子晶体与介质之间的界面上形成的一种表面波,可以被用来实现表面谐振微腔和光子晶体表面波导等,在光子元件逐步替代电子元件成为通信器件主流的今天具有很高的利用价值。本文分别使用传输矩阵法和平面波展开法,对一维光子晶体和二维光子晶体中的表面波进行了研究,并在系统中设置缺陷微腔,通过微腔共振实现能量的耦合传输,从而设计出不同功能的光子器件。本文提出了一种含有金属层和磁光材料层的半无限一维光子晶体耦合系统,这个系统可以产生表面等离子体激元、磁光缺陷模式和光学Tamm态的混合态特性,这个混合态耦合系统的电磁波被限定在一个半无限一维光子晶体金属层和磁光表面缺陷之间的边界上,可以将磁光材料层看作一个微腔,微腔中强烈的共振可以导致全透射。我们通过周期性结构的布洛赫定理和传输矩阵法对这种系统特性行了研究,发现可以通过改变磁光材料层的厚度,从混合态中获得可调非互易性传播。随后本文基于二维磁光光子晶体边界模式展开研究,边界模式是被约束在磁光光子晶体边界的表面波,如果我们对磁光光子晶体外加磁场,系统的时间反演对称性被破坏,使该电磁波的群速度向着同一个方向,形成单向边界模式。本文基于磁光光子晶体边界单向特性设计了基于光子晶体的闭合环路,使得电磁信号能存储于单个闭合环路,并在该环路一侧预设一个微腔。另外再设计一个同样的闭合环路,当两个包含闭合环路的结构合并时,电磁信号通过微腔的耦合,使两个闭合环路中的信号可相互读写;分离时,信号被存储在闭合环路内部。由此设计了可分离读写存储器。本文还利用两个群速度方向相同的磁光光子晶体单向边界模式耦合形成了单向空气波导,如果我们在两条平行的单向空气波导间设置一个磁性微腔,则电磁信号可以从一条单向空气波导中通过微腔被耦合到另一条空气波导,如果将一边的单向空气波导改换成一个单向空气波导闭合环路,通过外加磁场控制微腔属性,则电磁信号不仅能从闭合环路中取出,也能被写入闭合环路,同样也可以被存储在单个闭合环路中,实现电磁信号读写与存储的功能。如果我们在两条平行的单向空气波导之间放置一个基于单向边界波导设计的闭合环路,在环路与两边的单向空气波导之间各设置一个磁性微腔,则可以实现电磁信号远距离传输的功能,我们也可以通过增加环路个数,或者在横坐标方向上增加环路的长度,来延长电磁信号能量耦合传输的距离。
[Abstract]:A semi - infinite one - dimensional photonic crystal coupling system is designed based on two - dimensional photonic crystal boundary .

【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O734

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本文编号：1364787