文档介绍：上海大学
硕士学位论文
空间非相干光束在一维光子晶体中的传输特性研究
姓名:丁菲娜
申请学位级别:硕士
专业:无线电物理
指导教师:陈园园
20100401
摘要关键词:光子晶体,非相干光,.灰自年光子晶体概念提出后,现已经过了二十多年的研究发展。光子晶体具有周期性结构,其周期一般为光波长量级,在其中传播的光子具有类似于电子在普通晶体中传播的规律。光子晶体作为一种新兴的材料,具有多种独特性质,因此科学家对光子晶体的制作、性质进行了广泛的研究。目前,光子晶体的光子禁带以及光子局域等特性,已在光子晶体光纤、光波导、激光器等应用领域显示出了巨大的前景。,而对于非相干光条件下光子晶体中位移的研究还是空白。非相干光在非线性材料的非线性现象近来受到了国内外学者们的广泛关注,因此对于非相干光的研究价值不容小觑,值得我们对此进行关注和深入研究。本文主要研究—,然后建立了非相干光入射一维光子晶体的理论模型,并进一步利用数值方法模拟一维光子晶体中的非相干光束的动力学演化过程。在这一基础上,研究了不同相干系数和入射角度条件下一维光子晶体中的非相干光场的传输情况,,以及非相干光束入射一维光子晶体后的传输特性等。并对不同情况下产生各种现象的原因进行了深入的分析。最后我们总结了研究工作得到的结论,并展望了其对未来光学器件领域研究的潜在应用价值。汉H搜叮甶:学位论文
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,立刻引起了科学家们的广泛关注和浓厚兴趣。作为一种新型的光学材料,光子晶体独特的可调节光子传播状态的特性,使之具有许多潜在的应用价值,可能成为未来光子产业的基础材料,有望在未来的光通讯、光子集成器件等领域占据首要地位,可以说有着不可限量的发展前景。光子晶体最初作为一种新概念出现是在年,在这一年里蚐.】分别在讨论周期性电介质结构对光在材料中传播行为的影响时,提出了类似“光子晶体”的基本概念。而后人们逐渐注意到光子晶体所包含的独特性质,并引起了广泛研究兴趣【。而光子晶体是通过假设光子具有类似于电子在普通晶体中传播的规律的基础上产生的一种新材料,它具有周期性结构,其周期一般为光波长量级。一维光子晶体示意图渲胁煌难丈ù聿煌牟牧从图的一维光子晶体结构图中我们可以看出晶体内部是周期性有序排列的。正是这种周期性的存在,当周期性折射率变化幅度较大且变化周期与光波波长相近时,使得光子由于布拉格散射形成能带结构,因此光子晶体伴随着带隙的出现。可以说光子晶体光带隙结构控制了光波在光子晶体中的传播。光波的能量如果落在带隙中,就无法继续传播和存在。研究发现自然界中也存在天然形成的光子晶体,而且是比较常见,有蛋白石、图汉H搜渡涎宦畚
蝴蝶的翅膀和孔雀的羽毛等。尽管如此,实际光学实验中经常使用的光子晶体都图光子晶体分类示意图,分别为:晃庾泳澹维光子晶体;庾泳濉一维光子晶体是由两种或多种介电常数不同的电介质按照某种特定规则在空间交替排列而成。一维光子晶体结构的优点是简单而且容易制备,所以被广泛用于研究,因而具有较高的应用价值。本文我们的研究对象就是一维光子晶体。子晶体的介质的横截面还存在着其他许多种结构方式,如矩形、三角形、正六边形等。根据二维光子晶体截面形状的不同,所获得的光子频率能带也大不一样。一般来说,矩形截面结构的光子频率能带范围较窄,而三角形结构的光子频率带在空间结构的三个方向上都具有周期性的光子晶体被称为三维光子晶体。只有在三维光子晶体才能实现具有全方位的光子禁带。即完全光子禁带,落在完全光子禁带中的光在任何方向上都被禁止传播。目前研究己知的三维光子晶体有原木堆积结构、反蛋白石结构以及矩形螺旋结构等。可以说三维光子晶体在未来的光通信领域也有着重要的应用前景。但在制备工艺上,三维光子晶体的制备比前两者要复杂许多,在材料和加工设计方面就有更多、更高的要求。.庾泳宓奶匦光子晶体具有许多独特物理特性,光子禁带【,。二维光隙却较宽一些。两大主要性质。:海人学硕一貉宦畚
光子禁带是光子晶体的最根本特征。在光子晶体中,由于介质折射率在空间呈周期性变化,因此存在着类似于半导体晶体中的