基于光子晶体全光控制研究.pdf

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1、分类号：坠里12jDC：620密级：堕坌珏编号：基于光子晶体全光控制研究ThestudyofaII—opticaISWitchingbasedonphotoniCcrystaIS≠位授予单位及代码：篮墨堡王鑫生(!Q!g§)学科专业名称及代码：堂生工崔(Q8Q3QQ)申请学位级别：亟±研究生：张丽聪长春理工大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所里交的硕士学位论文．《基于光子晶体全光控制研究》是本人在指导教师的指导下．独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外．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，对本文的研究做出重

2、要贡献的个人和集体。均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到率声明的法律结果由本人承担。作者签名：盏豳i坠‘业年j月4日长春理工大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解“长春理工大学硕士、博士学位论文版权使用规定”，同意长春理工大学保留并向中国科学信息研究所、中国优秀博硕士学位论文全文数据库和C'NKI系列数据库及其它国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版．允许论文被查阅和借阅。本人授权长春理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。作者签名：趣塑jl，

3、导师签名：亟l—l!堡垒l吐L年土月巫日1。』1年土月卫日摘要1987年。光子晶体作为一种介电常数呈周期性分布的材料首次被科学界提出。本论文针对一、二维光子晶体及其应用展开了深入的研究。在理论上，对光子晶体的研究发展状况，应用领域及研究方法与制备过程等进行了详细的阐述。并利用时域有限差分注对普通一维光子晶体能带结构进行分析。在实验工作中，我们设计的一个二维三角晶格空气孔式光子晶体光学双稳态的开关模型，制作了一个复合腔模型：由两腔和一个连接波导组成，来研究二维光于晶体光学取稳态开关的时域耦台膜理论，利用时域有限差分法来研究光开关特性，并通过数值模拟验证了

4、其可行性。关键词：光学光稳态光子晶体时域有限差分光开关光子晶体微腔differentfromthoseinmd-typePhCsthatoriginatefromthenonlinearil)oftheroddefectca、ityUsingthetheoreticalanalysis，theopticalbistableswitchingin2Dair-holetypetfian删ai"latticePhCsismodeledandtheswitchingpropertiesarealsostudiedbyusingthefinite—lfferen

5、cetime-domainmethodKe"'ords：OpticalbistabiliD'PhotoniccD'stalFinite-DifferenceTime。Domain{FDTD)methodOpticalswitchingdevicesPhotoniccnstalmieroavi(3摘要Abstract目录目录第一章绪论11光子晶体的概念⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1．2光子晶体的特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯第二章光子晶体研究简介21光子晶体理论研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯92．2光子晶体的应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2．3光子晶体的制各⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

6、一⋯⋯⋯⋯⋯⋯第三章时域有限差分法15171931Maxwell方程的FDTD形式⋯⋯⋯⋯⋯2032吸收边界条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯，⋯⋯273．3数值稳定性3．4非线性Kerr介质的处理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3．5数值色散现象⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．⋯⋯第四章一维光子晶体能带结构的理论计算4I带通滤光片⋯⋯⋯，⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一⋯⋯⋯42一维光子晶体的能带结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯～⋯第五章光开关的设计36395．1光学双稳卷⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯～⋯⋯⋯⋯⋯395．2二维光子晶体带隙设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯40结论致谢参考文献464748第一章绪论自从本世纪八十年代末光于晶体作

7、为一种新概念和新材料提出，至今，取得了非常大的发展。从材料的结构上看，光于晶体是一种介电常数呈周期性排列的人工介质。因此光子晶体也被称为光子带隙材料。由于光子晶体的带隙特性．光子晶体作为一种集成光路的基本材料在光的集成、光信息处理和集成等领域具有十分广阔的应用前景，因此开发和探索光子晶体使人们对操纵和控制光子这一梦想成为可能。1．1光子晶体的概念在1987年光子晶体这一概念首次被提出。Yablonvitch是在讨论抑制自发辐射”。该如何抑制时提出了光子晶体这一概念．同时．John也在讨论光子局域时二1提出了这一概念。它是由传统的晶体概念类比而来的，根据

8、固体电子能带理论可以类比到t晶体内部的原子也呈周期性排列．大家知道，在传统的半导体材料中，介质