一維光子晶體的缺陷態(tài)耦合、色散及非線性特性的研究.pdf

1、光子晶體(photonic crystals)是介電系數(shù)周期變化的人工晶體.光子晶體的許多特性,如近帶邊大的光學色散、全方向的反射、光子局域化、光波導、低域值的諧振腔以及易于集成的優(yōu)點等使得光子晶體在光學邏輯回路、光波導器件及光學計算機領域都具有潛在的應用價值.本文以一維光子晶體為對象,研究了光子晶體缺陷態(tài)的耦合、結構色散、非線性效應等物理問題,并取得了一定的進展.主要內(nèi)容包含以下幾個方面:第一章綜述了光子晶體的發(fā)展歷程、制作技術、基本

2、物理特性及其應用.第二章總結了光子晶體的基本研究方法.詳細介紹和分析了用傳輸矩陣法、平面波展開法和時域的有限元差分法計算光子晶體的傳輸系數(shù)、帶結構及態(tài)密度的方法和特點.第三章運用一維光子晶體的色散關系導出了在兩種介質(zhì)的光學厚度近似相等的條件下,光子的禁帶中心頻率及帶隙寬度的解析表達式.并且通過對帶結構的計算分析了一維光子晶體帶隙的方向特性.第四章運用緊束縛近似方法和電磁場理論,建立了具有兩個缺陷的光子晶體缺陷態(tài)分裂的能級間隔與耦合系數(shù)的

3、關系.并且模擬計算了缺陷態(tài)頻率的簡并與分裂,得到了光子晶體缺陷態(tài)能級分裂的規(guī)律.第五章通過對有限周期和無限周期一維光子晶體等效折射率的數(shù)值模擬以及帶結構的分析,對文獻報道中存在的兩種矛盾的等效折射率計算結果進行了理論的探討,提出了合理的見解.并且對一維光子晶體的低頻及帶邊雙折射特性進行了數(shù)值和理論的計算,得到了低頻近似下一維光子晶體對TE波和TM波的折射率方程.第六章從光子晶體的傳輸矩陣理論出發(fā),導出了摻雜飽和吸收非線性介質(zhì)光子晶體的缺