文档介绍：毕业设计文献综述通信工程基于2维光子晶体的光波导器件设计与仿真摘要:光子晶体具有优异的光学性能,是当前国际光学光传输及光学器件领域研究的热点之一。光子晶体的光波导器件由于它有体积小传输效率高等特点所以光子晶体成为光波导是集成光学重要的基础性部件,它能将光波束在光波长量级尺寸的介质中,长距离无辐射的传输。所以光子晶体的光波导器件使信息处理技术的“全光子化”和光子技术的“微型化”与“集成化”。光子晶体的光波导器件也成为近些年来越来越受人们关注的研究领域。本文针对光子晶体仿真中涉及的背景、原理、涉及的算法技术做简要说明。关键字:FDTD算法,光子禁带算法,完全匹配,背景自从1864年英国科学家麦克斯韦预言了电磁波的存在1887年德国科学家赫兹用实验证实了电磁波的存在之后,人类对电磁波的研究已深入各个领域,应用非常广泛。例如无线电波传输、光纤通信和移动通信、雷达技术、微波、天线电磁成像等等。随着电磁波理论在光通信领域的不断应用及对光传输材料的不断研究,光子晶体概念被提了出来。光子晶体是指具有光子带隙(PhotonicBand-Gap,简称为PBG)特性的人造周期性电介质结构。自1987年Yablonovitch和John分别独立提出光子晶体的概念以来,光子晶体的理论和实验研究以及相关应用得到了迅速的发展。迄今为止,已有多种基于光子晶体的全新光子学器件被相继提出,并且随着半导体微加工技术的进步和发展,人们对这些器件开展了深入系统的实验研究。这些光子晶体光学器件使信息处理技术的“全光子化”和光子技术的“微型化”与“集成化”。光子晶体成为光波导是集成光学重要的基础性部件,它能将光波束在光波长量级尺寸的介质中,长距离无辐射的传输。光子晶体波导是光子晶体研究中非常重要的一个方面,对于基于光子晶体的光集成、光通信及光传感技术,光子晶体波导都是最基本的器件,也是开发和设计其他各种器件的基础,由于三维光子晶体及波导的加工制作尚不成熟,对于光子晶体波导的研究主要集中二维光子晶体波导方面。平面波导器件又称为光子集成器件。其技术核心是采用集成光学工艺根据功能要求制成各种平面波导。目前主要的研究工作一方面是基于光子晶体波导的各种器件的设计制作,例如滤波器、分束器,耦合器以及波分复用器这些器件在尺寸上要比传统集成光学器件小的多。另一方面是二维光子晶体波导用于慢光、光学非线性效应及他们的应用。二、FDTD算法目前对电磁场仿真计算最受欢迎的方法是时域有限差分法(FDTD)。该算法的表达式较为简单可直接看出其特征,所以很方便对结构复杂的导体、绝缘介质以及非线性各向异性物质进行建模仿真。并随着计算机性能的发展,FDTD已被人们广泛地应用于计算电磁学的各个领域比如辐射天线的分析、微波器件和导行波结构的研究、散射和雷达截面计算、周期结构分、电子封装,电磁兼容分析、核电磁脉冲的传播和散射在地面的反射及对电缆传输线的干扰和微光学元器件中光的传播和衍射特性,都获得较为广泛的应用。FDTD算法之所以的到如此广泛的应用是因为它拥有诸多的优越性。首先直接时域计算时域有限差分法直接把含时间变量的Maxwell旋度方程在Yee氏网格空间中转换为差分方程。在这种差分格式中每个网格点上的电场(或磁场)分量仅与它相邻的磁场(或电场)分量及上一时间步该点的场值有关。在每一时间步计算网格空间各点的电场和磁场分量,随着时间