基于TMM方法的环形光栅谐振器特性的分析

摘要

环形光栅谐振器由介质材料交替的同心圆柱层组成，具有极高的对称性，其损耗低、品质因子高，有优越的光限制特性，且体积小、结构紧凑，可以作为全光开关、激光器的谐振腔、光滤波器和光储存器等，是光通信系统中的重要组成器件。
　　 本文利用传输矩阵法建立了环形光栅谐振器的二维圆柱模型，确定了它的谐振态和光子禁带，得出了品质因子的解析表达式。首先，研究了环形光栅中的电磁场，由于其中的电磁场具有圆柱对称形，因此选用汉克尔函数对其进行展开，依靠边界条件建立了传输矩阵，确定了腔中的谐振态和禁带。其次，从微腔中品质因子的基本定义出发得出了它的解析表达式。然后对模型进行了数值模拟，分析了结构参数对环形光栅谐振器谐振特性、传输特性和品质因子的影响，最后总结出了通过优化结构参数提高环形光栅谐振器性能的方法。