基于表面波的光子晶体波导型波长解复用器研究

摘要

科学的进步也促进了电子设备的更新换代，人们对电子器件的精密程度要求越来越高，对于代电子仪器的性能提出了更高的要求，光子晶体是近二十年出现的一种新型人工合成材料，以合成材料为核心的新技术出现将对于该领域的研究产生较大的冲击，由于具有许多普通光学器件所不具备的优良性能，在传输信息的能力上具有明显的比较优势，因而光子晶体的研究在光学物理等领域引起了广泛的关注。本研究选择了基于表面波的光子晶体波导型波长解复用器作为研究对象，通过本研究形成了以下研究结论。
　　首先，论文探讨基于FDTD算法在光子晶体的应用，FDTD是求解电磁问题的一种数值技术，在现在研究光子晶体的领域得到了广泛的应用，论文首先探讨了Maxwell方程和FDTD迭代方程，分析了稳定性与边界条件，重点探讨了FDTD数值求解过程，由于FDTD程序的通用性是非常好，应用于本研究具有较大的空间，当然不同的问题还需要考虑不同的方面，同时在运算过程中进行相关调整。
　　其次，论文探讨了表面波应用于波导型波长解复用器。论文用FDTD法研究二维光子晶体波导波纹面调控出射光的规律，在此基础上将表面波应用于波导型波长解复用器的分析，设计出了一种能够将特定波长的光聚焦在光子晶体轴线上的不对称波纹面，同时在波源的选择上进行了灵活的取舍，根据此原理设计出了一种新型的波长解复用器，这是将表面波应用于波导型波长解复用器的重要途径，它是一段以不对称波纹面作为出射端面的光子晶体波导。重点分析了出射端面对聚焦光束的调控，包括光子晶体波导调控出射光束的机理、波纹周期、波导宽度对聚焦光束的影响和电介质柱对聚焦光束的影响等方面，最后探讨了表面波在波分解复用器方面的应用。
　　最后，论文斜面波导对聚焦光束的调控。首先探讨了斜面形波导的结构模型，探讨了波导对聚焦光束的调控规律和斜面波导调控出射光的机理，以及倾斜角调控聚焦光束的规律和偏离轴线的聚焦光束等，本研究设计了一种新的附带有波纹面的斜面形波导结构，是对于表面波应用于波导型波长解复用器的有力补充，重点研究斜面角度调控光束的规律，同时于水平面的研究结论进行了对比分析。探讨在斜面波导出射端可以形成偏转光束的两种情况，为后续研究做进一步的补充和说明。
　　论文选择基于表面波的光子晶体波导型波长解复用器作为研究对象，以揭示光子晶体波导出射面调控光束的规律，同时探讨在实践应用中的指导作用，设计出相应的光通行器件，为后续光子晶体的研究提供借鉴意义。

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第1章 绪论

1.1研究背景与意义

1.2国内外研究现状

1.3 研究的主要内容

第2章 相关理论阐述

2.1光子晶体的物理特性

2.2表面波的基础理论

第3章 基于FDTD算法的光子晶体研究

3.1FDTD算法简介

3.2 Maxwell方程

3.3 FDTD迭代方程

3.4稳定性与边界条件

3.5 FDTD数值求解过程

第4章 表面波应用于波导型波长解复用器研究

4.1基本结构模型

4.2 出射端面对聚焦光束的调控

3.3 表面波在波分解复用器方面的应用

第5章 斜面波导对聚焦光束的调控研究

5.1 斜面形波导的结构模型

5.2 斜面波导对聚焦光束的调控规律

研究结论与展望

参考文献

攻读学位期间所发表的学术论文