基于二维光子晶体的分光色散器件研究

发布时间：2024-02-24 10:48

　　光子晶体(PhC)是一种人工介质材料,而且是周期性排列的结构,根据排列方式的不同,有三角形、正方形、斜方等晶格结构。光子晶体的周期性结构以及由此产生的折射率规律变化,对特定波长或波段的光子具有禁阻作用,从而形成光子带隙,这种光子带隙使光子晶体具有特殊的色散特性和传输特性,如超棱镜效应、自准直现象等。基于这些特性,人们可以利用光子晶体在微观尺度对光波的传输和散射进行更好地调控。所以在短短三十余年的发展历史中,光子晶体作为一种新型材料一直以来都是集成光学方面的研究热点,在促进集成光子电路的微型化、集成化等发展方面有着重要的应用价值。光子晶体的色散特性吸引了研究人员将其应用于分光器件设计,但是在实际的研究应用中主要面临两个问题:如何减少光束在光子晶体中传播时不必要的发散以及如何最大限度地提高光子晶体的色散角度。为了解决这些问题,我们从以下方面对光子晶体展开研究。首先,研究二维光子晶体的色散特性和传输特性。我们利用平面波展开法计算光子晶体结构的能带频率,并借助等频率曲线考查光子晶体的传输特性,借助色散性能参数进一步研究晶格常数、晶格结构、入射条件等对色散效果的影响,在倒格矢空间布里渊区选择合适...

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２－１光子晶体结构示意图??

光子晶体结构的各种光学现象是由它光子能带的特殊衍射效应引起的［３２］。根??据不同的角度出发去研究ＰｈＣ，它会有多种不同分类方法，比如维度，结构，材??料等，根据介质材料周期性排列空间分布，如图２－１所示，可以把光子晶体结构??６??

图２－２二维方形晶格布里渊区??

从而形成ＰＢＧ，与半导体材料内的电子带相似。当入射光束频率满足布拉格条件??时，即频率落在带隙上的光束被禁止传播。在光子晶体内传播的光束其色散曲线??会成带状结构，并且带与带之间有可能存在着带隙，光子晶体带隙图如图２－３所??８??

图２－３带隙结构示意图??

２．＾ｒ??ａ??图２－２二维方形晶格布里渊区??２．１．２光子晶体的特征??丨、光子禁带??光子禁带（Ｐｈｏｔｏｎｉｃ?Ｂａｎｄ－Ｇａｐ，简称为ＰＢＧ）是光子晶体中的一个独特概念，??也是光子晶体基本且最重要的特征，也称为光子带隙［３４］。光子晶体特殊的周期性??结构以及折射率....

图２－４伦伯透镜示意图??，，??

典型伦伯透镜的折射率从中心到外表面径向减小，介电常数沿径向连续变??化，它的中心到边缘的介电常数的数值由２降到１。当一束平面波入射时，经过??伦伯透镜折射后可以在球面上汇聚，如图２－４所示。由于伦伯透镜中的介电常数??呈现对称性分布，所以球体上的任何点都可以作为入射光束的聚焦点，....

本文编号：3908881