二维光子晶体缺陷结构的滤波特性分析与研究

发布时间：2018-05-23 17:35

本文选题：光子晶体 + 滤波器　；参考：《兰州交通大学》2017年硕士论文

【摘要】：光子晶体是目前光通信领域的最新研究方向之一。由于其本身具有光子禁带和光子局域这两个重要特性,因此可以作为天然的带阻滤波器。除此之外,光子晶体光纤的大角度转折以及光子晶体逻辑门易于集成等优点都是未来发展光通信的优势所在。典型的光子晶体滤波器包括了光通信领域中的波分复用器和信号上行下载器等,而各种基于光子晶体独特性能的滤波器正在被快速的研发出来。根据光子晶体的优良特性,运用光子晶体材料制成的滤波器将使目前广泛使用的光纤通讯传输效率大大提高。基于目前光子晶体的应用前景与滤波器在通信系统的重要地位,本文在研究光子晶体的相关概念和特性的基础上,简单分析了几种光子晶体常用的理论分析方法,并分析影响二维光子晶体能带结构的主要因素,使用Rsoft软件对光子晶体的带隙结构进行模拟仿真,在此基础上进一步研究了不同结构光子晶体滤波器的传输特性,设计了一种新的光子晶体滤波器结构,并对提出的滤波器结构进行了优化设计与仿真分析,提高滤波器的传输效率,以期提高光子晶体滤波器的性能,促进光通信领域的发展。论文主要内容包括以下方面:一、分析了目前通信领域的基本情况,研究未来光通信的发展方向与要求,选定了光子晶体作为研究对象。分析了光子晶体的国内外研究现状、光子晶体的概念和分类、光子晶体的两个重要特性以及光子晶体的主要应用。二、分析光子晶体的常用理论方法,并对主要的分析方法——平面波展开法、有限时域差分法进和混合变分法行了详细的推导,分别得出其本征方程。三、基于平面波展开法详细地研究了二维光子晶体能带结构的三个主要影响因素,分别为:光子晶体的原胞结构、介质材料的相对折射率和介质材料的介质填充率,并对每种因素进行建模仿真分析。四、分析了四种基本波导与谐振腔耦合系统。对其中的单谐振腔双波导结构进行深入分析,通过改变参数优化该结构,使其传输效率有显著的提升。并提出了一种新的光子晶体滤波器结构,通过改变其结构参数,对该滤波器进行优化,使其传输效率进一步提高,做到了无损耗传播。为了使提出的新结构具有更强的实用性,设计出一种以新结构为基础的四通道滤波器结构,通过对该结构进行模拟仿真,证明该结构可通过改变内部参数,使结构具有可调节性,大大增加了器件在光通信领域的使用价值,四通道滤波器每个输出端口的传输效率可高达90%,表现出了优越的光学特性。通过本论文的研究,可以说明光子晶体是优秀光学器件的设计制造材料,拥有巨大的研究潜力,能够在集成光路、光逻辑门以及光信号处理器件等方面发挥巨大作用。同时,利用光子晶体进行光学器件的设计还有待进一步研究。
[Abstract]:In this paper , a new photonic crystal filter structure is designed , which is based on the characteristics of photonic crystal . photonic crystal is an excellent optical device design and manufacture material , has great research potential , can play a great role in the aspects of integrated optical path , optical logic gate and optical signal processor , and the design of optical device by using photonic crystal is further studied .
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O77;TN713

【参考文献】