非线性光子晶体双稳器件的研究

摘要

光子晶体由于其潜在的应用前景在过去的十多年里获得了广泛和深入的研究。人们在理论研究的基础上已经开始探索光子晶体器件在未来光通讯和光信息处理中应用。但是绝大多数研究集中在光子晶体的线性性质上,有关非线性光子晶体物理特性和器件应用的理论研究和实验探索才刚刚起步。
　　本论文采用理论分析与模拟实验相结合的方法研究了非线性光子晶体缺陷的双稳现象。首先,利用耦合模理论预测了具有Kerr非线性的光子晶体的双稳图象;然后,通过时域有限差分技术模拟了非线性的光子晶体的双稳行为。研究结果表明,时间耦合模理论是分析非线性光子晶体缺陷双稳现象的有效分析工具。我们发现,与上跳点附近的行为比较,双稳态在下跳点附近具有更大的透射对比度。因此,当利用缺陷的双稳现象实现全光开关器件时,应把开关工作点设在靠近下跳点的位置。耦合模理论的分析结果与时域有限差分方法的模拟结果是完全一致的。
　　最后,本论文还研究了非线性光子晶体双稳态开关在光通讯频段的应用,表明可以在光通讯频段制作出性能优异的全光开关器件。

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摘要

英文摘要

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第1章 前 言

1.1 光子晶体

1.2 光学双稳器件

1.3 本文的研究目的

参考文献

第2章 非线性光子晶体中的双稳现象

2.1 概述

2.2产生双稳现象的非线性光子晶体的结构

2.3 两种结构所产生的双稳态曲线

2.4 影响双稳态特性的参数

参考文献

第3章 双稳器件研究中FDTD和CMT两种方法的比较

3.1 概述

3.2 用FDTD方法的模拟计算

3.3 基于CMT的理论分析及与FDTD方法的比较

3.4 本章小结

参考文献

第4章 非线性光子晶体双稳态开关器件在光通讯频段的应用

4.1 概述

4.2 用FDTD方法的模拟计算

4.3 本双稳态开关的功能

4.4 本章小结

参考文献

第5章 总结

攻读硕士学位期间完成和发表的论文

致谢