fdtd法模拟一维光子晶体滤波器的研究

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1、摘要光子禁带是光子晶体的最重要的特征，处于禁带范围内的光或电磁波在光子晶体中是被严格禁止传播的。利用这一特性，人们可以制作出光子晶体滤波器。本文采用时域有限差分(FDTD)法从理论上研究了影响Ti02光子晶体滤波器特性的各种设计参数。一，首先了解了光子晶体的特性和研究现状，分析了不同研究方法在研究光子晶体时的优缺点，并选择使用了FDTD法模拟研究光子晶体，从而对FDTD法进行了较深入的学习研究。二，设计了一个由Ti0。和Si0。组成的(AB)氇结构一维光子晶体模型(A为Ti0：，B为Si0：，M-8)，并对光子晶体中传播的电磁场作了模拟和分析。结果表明：

2、不通过掺杂的方法，只是改变光子晶体的结构参数也可在光子带隙中引入缺陷态，且缺陷态的中心波长和宽度随结构参数的改变而变化。从而可以设计出符合要求的宽带反射镜、超窄带滤波器等。三，利用FDTD法模拟研究了掺杂对一维Tioz光子晶体光子带隙的影响。研究发现，随着缺陷层两侧周期数的改变，Ti02光子晶体的光子带隙宽度及出现的缺陷峰透射率都发生了较大改变。当用不同材料作缺陷层时，在光子晶体的光子带隙中都产生了缺陷峰，但是没有影响光子带隙的宽度和深度，当缺陷层折射率变大时，缺陷峰的位置向高频端移动，透射率变小。当缺陷层为同一介质时，材料的光学厚度变化对缺陷态的影响较

3、大，当光学厚度变大时，缺陷峰中心波长发生红移。该问题的探讨对于新型红外激光器、发光二极管和红外光滤波器等器件的制备具有一定的参考价值。关键词：光子晶体时域有限差分法(FDTD)Ti02／Si02光子带隙光滤波器。AbstractThephotonforbiddenbandisthemostimportantcharacteristicofphotoniccrystal．Thelightorelectromagneticwavesinforbiddenbandrangealestrictlyprohibitedtospreadinthephotoniccr

4、ystal．Usethisonecharacter,peopleCanproducephotoniccrystalfilters．ThisthesisadoptsFinite-DifferenceTimeDomain(FDTD)methodtostudytheoreticallytheeffectofvariouscharacteristicdesignparametersofTi02photoniccrystalfilters．One，firstunderstandingthephotoniccrystalscharacteristicandresea

5、rchstatusandanalyzingtheadvantagesanddisadvantagesofthedifferentresearchmethodsinstudyphotoniccrystal，IchoosetousetheFDTDmethodsimulationresearchphotoniccrystals，andfurtherstudyFDTDmethod．Second，aphotoniccrystal(PC)with㈣)MAstructureispresented，inthestructureAisTi02，BisSi02andM=8，

6、andanalysisofelectromagneticfieldin1Dphotonicscrystal(PC)wasperformed．Theresultsareshownthatwithomthedopingmethod，itCanalsointroducethedefectstateintothephotonicbandgaponlybychangingthestructuralparameter,andthecentralwavelengthandwidthofthedefectstatechange、析ththestructuralparam

7、eter．Thusmaybedesignedtomeettherequirementsofbroadbandreflector,ultranarrowbandfilter,etc．Third，thedopedinfluenceofphotonicbandgapofone—dimensionalTi02photoniccrystalsisstudiedbyusingFDTDmethodsimulation．Thestudyshowsthatthecyclecountbothonsidesofthedefectlayerchanges，thephotonic

8、bandgapwidthofTi02photoniccrystalsandthe