文档介绍：首都师范大学
硕士学位论文
一维非线性光子晶体器件的设计研究
姓名:朱巧芬
申请学位级别:硕士
专业:凝聚态物理
指导教师:张岩
20070401
摘要关键词:光子晶体模拟退火算法二次谐波耦合三次谐波转换效率利用转移矩阵对一维可调谐光子晶体滤波器特性进行了分析。由于角度和电压调谐具利用模拟退火算法设计可实现多波长二次谐波产生的光子晶体器件。在小信号近似利用模拟退火算法定向设计了可实现单频率耦合三次谐波的光子晶体器件。在小信号光子晶体是当前光学领域的一个前沿课题。设计具有特殊功能的光子晶体器件是光子晶体走向实际应用的基础。本文进行了可调谐光予晶体滤波器设计、可实现多波长二次谐波生成的光子晶体器件设计、:有非力学和快速反应并且操作简单的特点,可以应用于光子晶体滤波器的调谐上。本文研究了缺陷光子晶体的局域态和外加电压的关系,结果表明,,从光波的入射角度方面也可以对光子晶体滤波器的透过波长进行调谐。下,推导了二次谐波产生的公式。发现当基频光和倍频光都位于禁带中的缺陷位置时,二次谐波的转换效率得到了极大的提高。通过分析基频光和倍频光在晶体内部的场强分布以及相位分布,给出了非线性效应得到提高的原因。近似下,得到了耦合三次谐波的计算公式。将基频光和倍频光以及三次谐波设置在缺陷态位置并令倍频光和耦合三次谐波的转换效率基本相等,设计结构可以很好地达到预计结果,非线性效应得到了极大提高,通过分析晶体内部的场强分布,给出了非线性效应得到提高的原因。定向设计了可实现多波长耦合三次谐波产生的光子晶体器件。设计结果可以很好地达到预期目标,各个波长的三次谐波的转换效率基本上是相同的。当基频光、倍频光和耦合三次谐波都位于缺陷态时,非线性效应可以得到极大提高。
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学位论文作者签名:舅矽多学位敝作者签名:彳矽多日期:年/月夕日日期:。阥月首都师范大学学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,。首都师范大学学位论文授权使用声明本人完全了解首都师范大学有关保留、使用学位论文的规定,学校有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版和纸质版。有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆被查阅。有权将学位论文的内容编入有关数据库进行检索。有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密的学位论文在解密后适用本规定。
第一章引言§光子晶体简介§.庾泳宓母拍罴盎驹随着科学技术的发展,光子代替电子作为信息的载体是长期以来人们的一个共识。虽然光子具有高传输速度、高密度以及高容错性等优点,但是由于光子不像电子一样容易控制,长期以来,光信息技术仅仅在信息传输中得到应用,而且是最基本的信息功能,信息处理的核心仍然依赖微电子技术。光子带隙材料即光子晶体的出现,使得人们控制光子的梦想成为可能。由于光子晶体与半导体晶体的性质类似,人们可以利用它来控制光在晶体中的传播行为。随着光通讯、大规模光集成回路等光学技术的发展,越来越多的光学器件不断涌现,光子晶体便是其中之一。光子晶体的概念是由美国贝尔通讯研究中心的普林斯顿大学物理系的昙负跬碧岢隼吹摹4哟艘院笕嗣茄芯抗庾泳的兴趣越来越浓。光子晶体也称光子带隙材料,是高介电常数介质材料和低介电常数介质材料在空问呈周期排列的人造晶体,其晶格常数与工作波长处于同一个数量级。光子晶体的两个最根本的特征是具有光子禁带和光子局域化浠驹硎抢霉庠谥芷诮橹手的多次布拉格散射和多次干涉,形成光子能带和光子带隙。,当电子在周期势场中传播时,受到周期势场的布拉格散射而产生能带结构。在带与带之间可能存在着带隙,如果电子波的能量落在带隙中,则不能传播。能带及带隙结构控制着电子及空穴的运动。光子晶体就是将不同介电常数的介质材料在一维,二维或三维空间内组成具有光波长量级的周期结构,使得在其中传播的光子形成光子带隙,频率落在此带隙中的光子将被禁止在光子晶体中传播。如果任何偏振的光都不能在带隙中传播,那么此带隙就被称为完全带隙。当在光子晶体中引入缺陷使其周期性结构遭到破坏时,光予带隙中就形成了具有一定频率的缺陷态或局域态,而具有特定频率的光波可以在这个缺陷区域中传播,因此光子晶体可以控制光在其中的传播行为第一‘章引
§.庾泳