简单光子晶体特性分析

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1、宁波理工学院毕业设计（论文）开题报告（含文献综述、外文翻译）题目简单光子晶体的特性研究姓名汪浩　学号3070431079　　专业班级07通信工程3班　　指导教师王卓远　　分院信息科学与工程分院　　开题日期2011年3月15日第1章文献综述内容简单光子晶体的传输特性研究1.1前言“光子晶体"的概念是1987年S．John和E．Yabloncvitch分别提出来的[1,2]。而在当今世界，科学家们在不断研究电子控制的同时发现由于电子的特性，半导体器件的集成快到了极限，而光子有着电子所没有的优越特性：传输速度快，没

2、有相互作用。所以科学家们希望能得到新的材料，可以像控制半导体中的电子一样得自由的控制光子。与此同时随着科学技术的发展特别是制造工艺技术的发展，使得光子晶体的制造不仅变得可能，还得到了长足的进步，在可见光及红外波段可以制成具有所需能带结构的光子晶体，实现对光的控制。因此近年来光子晶体得到深入广泛的研究与应用。1.2国内外现状与展望1.2.1国外由于光子晶体的特性，在光子晶体刚提出时，就引起了广泛的关注。在国外很多国家都在研究。最早提出光子晶体概念的美国，有高等院校、研究所、国家实验中心等许多研究机构在开展这一研

3、究工作，不少研究项目是在军方的资助下进行的。由于研究时间长、范围广，在各方面取得的成果也是最多的。自1987年光子晶体概念的提出至90年代初期，这期间的研究主要是集中在光子晶体禁带的理论计算和微波波段光子晶体的实验研究方面。之后，有关红外波段、可见光波段、微纳米尺寸光子晶体的研究逐步开展起来，并在制作和加工方面取得了一定的突破，为光子晶体应用于各种光学器件及计算机领域奠定了基础[3]。1997年麻省理工学院的ShanHuiFan等提出的二维光子晶体薄膜技术．将集成电路革命拓展到超宽带光信号领域．可进一步推进光

4、电子学的超小型化。利用这种技术，加州理工学院的AxelSeherer实验室制作了体积仅为的激光器[4]。1999年，Painter等在二维光子晶体中引入点缺陷，实现了光子晶体激光器[5]。在激光器中加入带缺陷的光子晶体，几乎可以完全避免自发辐射造成的损耗．大大地降低激光器的阈值。目前光子晶体激光器的阈值已经降到了，而研制零阈值激光器则是科学家的目标。[5]最近，光子晶体在通信方面的研究也越来越多。其中光子晶体应用研究中最引人注目的是关于光子晶体光纤的研究。光子晶体光纤是二维光子晶体的典型代表。利用光子局域特性

5、．在二维光子晶体中引入一个缺陷作为光纤核心．可将光限制在光纤核心中。1992年，英国Bath大学的Rusell等首次提出了光子晶体光纤概念1996年，Russel和同事Knight等人采用堆拉法制造出世界上第一根固体纤芯的光子晶体光纤。然而，实验发现这第一根光子晶体光纤并没有期望的光子带隙效应。实现光传输的原理仍为全内反射。尽管这样。这种光子晶体光纤仍表现出极为不同的性能。如果将其纤芯尺寸做得足够小，这类光纤将表现出非常明显的非线性特征．具有重要价值。1999年Cregan在Knight等人工作的基础上，制造

6、出空气纤芯的光子晶体光纤，即光子带隙光纤。这是真正意义上的光子晶体光纤。此类光纤中的光被限制在空气中传播。因而具有低损耗、低色散、低非线性效应等特点，其应用前景十分诱人。光子晶体光纤有许多独特的特性：无休止的单模传输特性、可控的非线性特性、优异的色散特性以及双折射特性等等：同时通过光纤物理结构或光纤材料的改变．可以实现光纤的某一特性的改变或者实现某些特性的特定组合。因而光子晶体光纤在能量传输、光纤通信、光纤激光器、光纤传感及超连续谱的产生等方面得以广泛应用．并对有关的理论和技术产生了重要的影响。2001年，英

7、国Bath大学Wadsworth等人实现了双包层光子晶体光纤结构。实验中发现，双包层光子晶体光纤存在随机散射中心，说明纤芯中存在着缺陷，有待进一步完善光子晶体光纤的结构。2002年，日本Norihiko等人以锁模掺Er3+光纤激光器为泵浦源，得到波长调谐范围为0.78-0.90μm的孤子脉冲，脉宽为55fs，所用PCF芯径为1.7μm，零色散波长大约在0.69μm处。2003年1月，Wadsworth等人报导了利用大模面积空气包层PCF研制的高功率PCF激光器，2004年初，Blaze曾发布了一款新型PCF，

8、该光纤是针对Nd3+微芯片激光器特别优化设计的，可产生超连续光谱，这种光谱可在单模光纤中产生一个宽带输出，光谱亮度超过太阳10000倍。Blaze表示利用微芯片激光器和PCF可获得高性能光源，将会取代Lamp和超高亮度LED等传统的宽带光源。2005年，英国Bath大学A.Ortigosa和Blanch等人用200fs的泵浦脉冲在PCF中产生了超连续谱，日本电报电话公司T.Yamamoto等人用波长