一种低群速度和低色散光子晶体波导结构及分析

研究了具有线状缺陷的三角晶格光子晶体波导中慢光的传播特性, 设计了一种新的具有低群速度低色散的波导结构, 并对其进行了数值模拟分析. 通过增大光子晶体的空气柱半径及改变与波导相邻的第一排和第二排空气柱位置, 可在一定的归一化带宽范围内保持较大群折射率的同时使群速度色散最小化, 实现在一定波长范围内保持低群速度和低群速度色散, 得到了较大的群折射率和归一化带宽的乘积. 计算结果表明： 当群折射率依次为85, 58, 45时, 对应的归一化带宽分别为0.32%, 0.48%, 0.642%.     

光子晶体耦合腔波导中的慢光特性研究

研究了二维光子晶体耦合腔波导的慢光传输特性.利用平面波展开法分析不同结构的耦合腔波导的色散曲线.分析发现,光子晶体耦合腔波导的慢光特性与点缺陷微腔的几何尺寸有关.通过调制点缺陷的半径可以改变慢光导模的中心频率.另外发现,点缺陷微腔间距也是影响耦合腔波导慢光特性的重要参数.增大距离n,零色散点导模的群速度明显下降,可以获得群速度为0.005c的慢光模式,而导模的中心频率变化不大.该分析结果为设计不同要求的慢光波导结构提供重要参考.     

基于耦合模理论的明暗模腔耦合MDM波导体系中等离子体诱导透明的研究

利用耦合模理论和时域有限差分方法从理论与模拟2个方面对明暗模腔耦合MDM波导体系中等离子体诱导透明进行研究。基于耦合模理论推导出腔耦合MDM波导体系透射的理论表达式,然后通过时域有限差分(FDTD)对理论公式进行验证。讨论系统中存在的群色散和慢光效应。研究结果表明:腔之间相互耦合强度、共振失谐量对透明现象有很好的调制作用;相互耦合强度、共振失谐量对慢光效应也可灵活调控,群折射率接近27,使得波长为1 047 nm的光脉冲群速度减小1个数量级。     

法拉第效应对N掺杂硅耦合腔光波导群速度的调控研究

耦合腔光波导是由光子晶体点缺陷的缺陷模式相互耦合而实现的,群速度是其重要的性能指标?本文模拟了由N掺杂半导体硅构成的光子晶体耦合腔光波导的能带结构?模拟发现,借助N掺杂半导体硅的法拉第效应,逆着光的传播方向施加磁场,缺陷模式所对应的相对介电参数会变小,群速度也随之逐渐降低,可以获得2.088×10^-4c的群速度,证实了法拉第磁光效应对波导群速度的调控作用?这一性能为如何在太赫兹或更低频段实现慢光效应提供了一种新的有效方式?     

三波长光子晶体耦合波分复用器的设计与仿真

目前,光子晶体的波导共振耦合技术被广泛应用,设定波长下的波导透射频率的高低成为影响器件功能优劣的重要因素。首先对比了改变光子晶体介质柱折射率和半径的大小与耦合点归一化频率的关系,之后利用时域有限差分法设计了一种由三种波导构成的共振耦合型光子晶体结构的波分复用器,并且在波长分别为1 490 nm与1 440 nm的光信号下的波导共振区域增加了一定数量的介质柱形成一种新的微腔耦合区域。并且通过在1 310 nm波长的输出信道末端改变介质柱的半径大小,使得1 310 nm波长的光信号的透射率提高到了95.5%。研究表明,通过增大介质柱半径的大小Rc,可以使得对应的光信号透射率的大幅改善。     

光子晶体波导中的慢光研究

利用平面波展开法研究了二维光子晶体线缺陷波导中慢光的传输特性.本文探讨了缺陷波导中缺陷处椭圆形介质柱长短轴的变化对缺陷模式所产生的影响.分析表明,调节缺陷处椭圆形介质柱长短轴的尺寸能得到平坦的导模色散曲线图.可得到的群速度最大值低于0.072c,带边群速度最小值仅为0.002c,慢光模式为单模式,对光的局域更强,而且设计简单的慢光波导结构.     

月牙形散射元构建的二维硅基光子晶体波导的慢光效应

设计了一种新型的散射元——月牙形散射元。采用平面波展开方法,通过调节两个圆的半径、圆心距及背景折射率几个参数,优化了光子晶体线性缺陷波导结构,实现了高群折射率和低色散的慢光效应。模拟结果表明,通过调整两个圆的半径及圆心距,慢光的带宽和群折射率变化地规律明显,较容易寻找到高群折射率、低色散慢光。通过控制材料硅的折射率,可以实现慢光模式的选频。基于材料硅的热光效应,该结构有希望应用于光传感器等方面。     

光脉冲在含色散缺陷-维光子晶体中的传播

应用传输矩阵方法推导了光脉冲在-维光子晶体中的动力演化．若在结构中引入非色散的缺陷时,超光速传播将变成慢光速;若引入含二能级原子色散缺陷时,慢光速又将变成超光速．最后指出,尽管群速度比真空中光速c大,甚至为负,但能量传播速度一定不会超过光速c,光脉冲在光子晶体中的此种现象是布喇格反射波相干叠加的结果．     

光子晶体多路选择器的设计和仿真

以时域有限差分法(FDTD法)和介质波导定向耦合理论为基础,模拟了光在光子晶体耦合器中的传输情况:当耦合器长度为拍长的整数倍时,光经过耦合沿输入波导输出;当耦合器长度为半拍长的奇数倍时,光经过耦合后从另一波导输出.我们设计了一个四端口的光子晶体多路选择器,实现了将3种不同波长的光进行分离.同时还提出了通过光子晶体耦合器的耦合长度来计算光波传输的群速度的方法.     

光脉冲在含色散缺陷一维光子晶体中的传播

应用传输矩阵方法推导了光脉冲在一维光子晶体中的动力演化.若在结构中引入非色散的缺陷时,超光速传播将变成慢光速;若引入含二能级原子色散缺陷时,慢光速又将变成超光速.最后指出,尽管群速度比真空中光速c大,甚至为负,但能量传播速度一定不会超过光速c,光脉冲在光子晶体中的此种现象是布喇格反射波相干叠加的结果.