各向异性材料一维光子晶体的传输特性研究--《桂林电子科技大学学报》2012年05期
各向异性材料一维光子晶体的传输特性研究
【摘要】：为研究由电各向异性材料和磁各向异性材料构建的一维光子晶体的电磁传输特性,分析了不同电等离子体频率和磁等离子体频率对TE极化波和TM极化波禁带宽度的影响规律。结果表明,磁等离子体频率对TE极化波及TM极化波的禁带宽度有较大的调节作用。当电导率和磁导率都为正的各向同性材料缺陷结构引入到光子晶体中时,会有电磁缺陷模式出现,而且缺陷模式的频率随缺陷厚度的增加而降低,同时缺陷的厚度对TM极化波缺陷模式的调谐作用大于对TE极化波的调谐作用,这对滤波器的频率调节具有潜在的应用价值。
【作者单位】：
【关键词】：
【基金】：
【分类号】：O734【正文快照】：
折射率周期分布的光子晶体[1]的显著特点是具有与半导体中电子态类似的带隙结构———光子带隙(即处于带隙内的光子是不能传播的)。光子晶体这种独特的特点,使得它成为近年来理论与应用的研究热点,特别是一维光子晶体,其结构简单、易于制造,因而备受关注。最近,随着人们对左
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京公网安备74号基于复式晶格光子晶体THz波调制器的特性研究--《南京邮电大学》2011年硕士论文
基于复式晶格光子晶体THz波调制器的特性研究
【摘要】：THz波段(0.1~10THz)处于毫米波与红外线之间,作为电磁波频谱上的最后一段未被占用的空白波段受到了各方广泛的关注。THz波段提供了比微波段更大的通信带宽,比光波段更小的散射损耗,有着巨大的应用潜力,将其应用于未来的无线通信领域,以解决高速率、超宽带无线接入问题是必然的趋势。THz波调制器是THz通信系统中关键的一环,而光子晶体作为一种新兴材料,被广泛的用于制作光通信系统中的调制器、光开关、滤波器等各种功能器件,光子晶体技术和THz波技术的结合为设计出一种THz波调制器提供了新的思路。因此,研究太赫兹波段的光子晶体调制器,对于发展THz技术具有重要意义。
本文首先介绍了利用光子晶体对THz波实现通、断调制的原理,在此基础上提出了基于复式晶格的二维光子晶体THz波调制器。该调制器采用复式晶格光子晶体,复式晶格光子晶体具有光子带隙大的优点,在将来的太赫兹波分复用领域占有优势。在复式晶格光子晶体的基础上,通过引入光控砷化镓(GaAs)作为可调谐物质,设计了基于圆形点缺陷谐振腔和方形点缺陷谐振腔的两种光控THz波调制器。讨论了点缺陷对调制性能产生的影响,发现响应时间与品质因子Q的值成正比,宜选择Q值相对较低的点缺陷。并仿真分析了这两种调制器的透射谱,并从消光比、调制速率、稳态模场能量分布等方面详细讨论了调制器的性能,其中基于方形点缺陷的调制器性能更加优越,其消光比可高达49dB、调制速率可高达3.3Gbit/s和泵浦光功率低至0.4μcJm~2,插入损耗只有0.3dB。最后,结合复式晶格光子晶体THz波调制器的特性,讨论了其在未来THz波无线通信系统中的应用前景。
【关键词】：
【学位授予单位】：南京邮电大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2011【分类号】：TN761【目录】：
摘要4-5Abstract5-8第一章 绪论8-19 1.1 THz 波技术简介和研究现状8-12
1.1.1 THz 技术简介8-9
1.1.2 THz 技术在通信领域的研究进展9-10
1.1.3 THz 波调制器的研究进展10-12 1.2 基于光子晶体的THz 波调制器简介12-16
1.2.1 光子晶体简介12-14
1.2.2 基于光子晶体的THz 波调制器的研究进展14-16 1.3 光子晶体数值模拟方法简介16-17
1.3.1 平面波展开法16-17
1.3.2 时域有限差分法17 1.4 论文研究重点和安排17-19第二章 平面波法和时域有限差分法基本理论19-32 2.1 平面波展开法19-24
2.1.1 PWD 的基本公式20-22
2.1.2 复式晶格光子晶体带隙的计算22-24 2.2 时域有限差分法24-31
2.2.1 FDTD 的基本公式25-28
2.2.2 FDTD 的稳定性条件28-29
2.2.3 吸收边界的选定29-31
2.2.4 激励源的选择31 2.3 小结31-32第三章 THz 波复式晶格光子晶体调制器的原理和结构设计32-48 3.1 THz 波光子晶体调制器的调制原理32-35 3.2 复式晶格光子晶体基本结构35-38
3.2.1 THz 波段光子晶体材料的选取35-36
3.2.2 THz 波段复式晶格光子晶体基本结构36-38 3.3 THz 波复式晶格光子晶体调制器的设计38-46
3.3.1 光控砷化镓（GaAs）材料简介38-39
3.3.2 可调谐点缺陷谐振腔39-45
3.3.3 基于圆形、方形点缺陷谐振腔的调制器的结构设计45-46 3.4 小结46-48第四章 THz 波复式晶格光子晶体调制器的性能分析48-68 4.1 调制器性能指标48-49 4.2 圆形谐振腔结构调制器的性能分析49-57
4.2.1 点缺陷尺寸的选取49-52
4.2.2 调制过程52-54
4.2.3 调制器的透射谱分析54
4.2.4 调制器的调制性能分析54-57 4.3 方形谐振腔结构调制器的性能分析57-66
4.3.1 点缺陷尺寸的选取57-60
4.3.2 点缺陷旋转角度的选取60-62
4.3.3 调制过程62-63
4.3.4 调制器的透射谱分析63-64
4.3.5 调制器的调制性能分析64-66 4.4 圆形、方形点缺陷调制器的性能比较66-67 4.5 小结67-68第五章 THz 波光子晶体调制器在THz 通信中的应用68-73 5.1 THz 波通信的前景展望68-70 5.2 基于光子晶体的THz 波调制器在THz 无线通信系统中的应用70-73结束语73-75致谢75-76参考文献76-81硕士研究生期间发表的论文81
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激波调制光子晶体频率转换效应的研究研​究​了​被​激​波​调​制​的​光​子​晶​体​对​入​射​光​产​生​的​频​率​转​换​效​应​。​建​立​了​弹​性​激​波​调​制​一​维​光​子​晶​体​的​物​理​模​型​;​提​出​了​准​静​态​带​隙​结​构​的​概​念​,​并​采​用​F​D​T​D​和​平​面​波​展​开​法​计​算​了​其​光​子​带​隙​;​通​过​数​值​计​算​和​微​扰​分​析​,​发​现​该​频​率​转​换​是​一​个​量​化​累​积​过​程​,​并​对​该​频​率​转​换​效​应​及​其​量​化​累​积​现​象​提​出​一​种​基​于​光​子​一​声​子​相​互​作​用​和​表​面​衰​减​模​的​解​释​,​同​时​,​分​析​了​该​频​率​转​换​效​应​的​特​性​。
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学位论文作者签名:掀先锋
签字日期:≯口
,年乡月.日学位论文的主要创新点
删圳『㈣『『川删
一、本文从光折变效应的物理机制入手、重点分析了扩散机制下的光
折变表面波,针对光折变晶体波导中光诱导平面波导阵列的光子带隙
结构、波导函数以及相互影响关系进行了数值模拟并得出了它们的关
系,完善了光折变表面波导的相关理论。
二、本文在光折变晶体中光束调制不稳定性研究方面有一定的创新
性,对光折变晶体中低振幅准平面波的调制不稳定性以及局域性和非
局域性调制不稳定性的增长率进行了数值模拟,得到了调制不稳定性
增长与偏压、光伏效应、暗激发强度的关系,为光折变晶体光束调制
理论的完善提供了相应的工作。摘要
表面波是一种特殊类型的波,它能沿两个介质的分界面传播,并且能量集中
于表面。在非线性光学领域
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