基于光子晶体缺陷结构的可见光波分复用器设计与研究

发布时间：2017-07-26 16:01

  本文关键词：基于光子晶体缺陷结构的可见光波分复用器设计与研究

  更多相关文章： 光子晶体 可见光波段波分复用器 波导 微腔 环形谐振腔

【摘要】：光子晶体作为一种新型人工电磁介质,因其具有光子禁带和光子局域的基本特征以及高密集、高效率、低损耗及体积小等特点,在光子集成技术与器件方面日益发挥其重要作用。光子晶体波分复用器是当前光子晶体光学器件活跃的热点方向,大多数关于光子晶体波分复用器的研究集中在通信波段,而工作波长在可见光波段的研究还很少。光子晶体可见光波段波分复用器是光学集成器件研究的重要补充。本文设计了基于光子晶体缺陷结构的可见光波分复用器,具体内容分为以下几个方面:1.选取在可见光波段折射率较大而消光系数较小的GaP为光子晶体介质柱的材料,分析光子晶体占空比与光子晶体TE模禁带宽度的关系。利用平面波展开法和时域有限差分法分析研究了光子晶体波导、微腔和环形谐振腔三种缺陷的结构特性、传输特性、带隙特性及局域频率,为设计光子晶体可见光波分复用器提供条件。2.利用耦合模理论分别计算488nm、532nm和635nm三波长的波导耦合长度,设计合理的参数结构,控制光波呈交叉态或直通态,在输入输出端增加介质柱密度,实现三波长有效分波,设计出基于光子晶体波导耦合的可见光波段三波长分波器。3.利用时域有限差分法分析点缺陷微腔的中心谐振频率与缺陷半径大小的曲线关系,找到488nm、532nm和635nm三波长相对应的缺陷半径,采用微腔与波导的直接耦合结构,设计基于光子晶体波导与微腔的可见光波段三波长合波器、分波器;在原结构上增加反射微腔,使得三波长的透射率都在90%以上。4.基于光子晶体波导、微腔和环形谐振腔,设计了光子晶体可见光波段的三波长合波器,635nm光波从环形谐振腔进入主波导,488nm和532nm光波从相应微腔进入主波导,实现三波长合波。该器件尺寸小,效率高。
【关键词】：光子晶体 可见光波段波分复用器 波导 微腔 环形谐振腔
【学位授予单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O734;TH74
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-16
• 1.1 光子晶体的简介8-12
• 1.1.1 光子晶体的概念9-10
• 1.1.2 光子晶体的类型10-11
• 1.1.3 光子晶体的基本特性11
• 1.1.4 光子晶体的应用11-12
• 1.2 光子晶体波分复用器12-15
• 1.2.1 光子晶体波分复用器的研究进展13-14
• 1.2.2 光子晶体可见光波分复用器的研究意义14-15
• 1.3 论文研究的主要内容及结构安排15-16
• 1.3.1 论文的主要内容15
• 1.3.2 论文的结构安排15-16
• 第2章 光子晶体理论基础16-20
• 2.1 平面波展开法16-17
• 2.2 时域有限差分法17-20
• 第3章 二维方格光子晶体带隙及缺陷态分析20-32
• 3.1 二维方格晶体材料及参数的选取20-22
• 3.2 光子晶体波导特性分析22-27
• 3.2.1 光波导缺陷态23-24
• 3.2.2 两平行波导的耦合结构和原理24-27
• 3.3 光子晶体点缺陷微腔特性分析27-30
• 3.3.1 光子晶体点缺陷微腔27-29
• 3.3.2 点缺陷半径与谐振波长关系29-30
• 3.4 光子晶体环形腔特性分析30-32
• 第4章 可见光波段光子晶体波分复用器32-50
• 4.1 基于光子晶体波导耦合分波器32-35
• 4.2 光子晶体波导与微腔耦合合波器35-45
• 4.2.1 参数的分析与选取35-38
• 4.2.2 波导与微腔的耦合结构设计与模拟38-41
• 4.2.3 合波器结构设计与模拟41-42
• 4.2.4 合波器结构优化42-45
• 4.3 光子晶体波导与微腔耦合分波器45-46
• 4.4 光子晶体波导、微腔与微环相结合的合波器46-50
• 第5章 总结与展望50-52
• 5.1 工作总结50
• 5.2 改进与展望50-52
• 参考文献52-56
• 致谢56-57
• 攻读硕士学位期间的研究成果57

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本文编号：577164