二维磁光光子晶体单向边界模式的耦合效应

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1、分类号TN929.1密级公开UDC535编号10299S1308009硕士学位论文二维磁光光子晶体单向边界模式的耦合效应TheCouplingEffectofUnidirectionalEdgeModeinTwoDimensionalMagneto-opticalPhotonicCrystals指导教师方云团作者姓名何韩庆申请学位级别工学硕士专业名称通信与信息系统论文提交日期2016年4月论文答辩日期2016年6月学位授予单位和日期江苏大学2016年6月答辩委员会主席宋雪桦评阅人独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进

2、行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容以外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果，也不包含为获得江苏大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：年月日学位论文版权使用授权书江苏大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊（光盘版）电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致，允许论文被查阅和借阅

3、，同时授权中国科学技术信息研究所将本论文编入《中国学位论文全文数据库》并向社会提供查询，授权中国学术期刊（光盘版）电子杂志社将本论文编入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》并向社会提供查询。论文的公布（包括刊登）授权江苏大学研究生处办理。本学位论文属于不保密□。学位论文作者签名：指导教师签名：年月日年月日江苏大学硕士学位论文摘要近年来，基于磁光材料光子晶体的单向边界态的研究，无论是基础研究还是应用研究方面都吸引了无数的科学工作者的目光。对磁光光子晶体施加外界偏置磁场，会产生旋电或旋磁各向异性，其时间反演对称性会遭到破坏，因而可以支持边界模式的单向传

4、播。本文将在前人的基础上进一步研究磁光光子晶体单向边界态的耦合效应。到目前为止，大多数研究将目光投注于单个单向边界态，磁光光子晶体单向边界模式的耦合的研究还比较少，而单向边界模式的耦合却会产生一些比较有趣的现象，这些现象包括：慢光波导，单向空气波导和磁光存储系统等。本文研究的主要内容如下：设计了一种新型的慢光波导结构，该慢光波导结构是由两个磁光光子晶体通过一定的耦合距离构成。磁光光子晶体在外界磁场的作用下会产生单向边界模式，如果对两个磁光光子晶体施加方向相同的外界偏置磁场，两个磁光光子晶体的上下边界的单向边界模式方向相反，将这两个方向相反的边界模式

5、按照一定的耦合距离进行耦合，会产生一定的耦合效应；在耦合距离为1.5a时，能够得到一条群速率接近零的水平能带。本文研究的慢光波导与一般的慢光波导结构优势在于：水平能带的频率位置与群速率的大小能够随外界磁场的大小而改变。基于单向边界模式耦合效应，另外设计了一种单向空气波导结构。虽然单向边界模式能够克服边界上的瑕疵或者缺陷向前完美传输而不产生反射，但该单向边界波导却很难形成对称集中的光束。为了得到对称集中的单向空气波导，对两个磁光光子晶体施加方向相反的外界磁场，得到两个群速率的方向相反的单向边界模式，将这两个单向边界模式按照一定的距离进行耦合，在耦合距

6、离为1.5a时，得到了理想的单向空气波导结构。单向空气波导模式不仅有单向边界模式的优点，即存在障碍物的情况下仍然保持单向传输的特点，而且还有大的工作带宽、高消光比的特点。与单向边界波导相比，其优越性在于能够聚合电磁波能量而形成单向光束。基于磁光光子晶体单向边界模式与磁性微腔模式耦合的磁光存储系统。光存储系统是未来全光通信和全光计算的关键要素。基于有限元方法的仿真实验研究，设计了一种新型的光学存储系统。应用磁光光子晶体边界单向特性形成闭合I二维磁光光子晶体单向边界模式的耦合效应回路，设计另外的单向波导和磁性微腔，电磁信号不仅能从闭合回路中取出，而且能

7、写入回路。通过外加磁场控制微腔属性，可动态实现对电磁信号的读写操作。关键词：磁光光子晶体，单向边界模式耦合，有限元法，慢光波导，光存储系统II江苏大学硕士学位论文ABSTRACTRecently,theonewayedgemodebasedonmagneto-optical(MO)photoniccrystals(PCs)havedrawnmuchattentionofnumerousscientificworkersinbothfundamentalresearchandapplications,duetotheirinherentnovelph

8、enomena.InthecasewithanexternaldcmagneticfieldappliedontotheM