硕士论文-12维光子晶体传输模式特性研究.pdf

⋯一堂分类号⋯一硕士学位论文大学堂——北西密级————鱼置遴塾捶指导教师专业技术职称一学科ㄒ答辩日期学位授予日期二七年六月母单位代码鱼垒学~
摘要光的传播研究自古至今就倍受人们的关注,,在光子晶体中实现对光传播的控制,使得这一向望成为可能。因而深入地分析研究光在光子晶体中传播所产生的能带和带隙结构、传输模式、色散特性及非线性性质,以企开发出超越电子技术的光子晶体的光源、光放大器、波导、开关和传输光纤,就成为国内外科学界研究的热点。对光子晶体能带结构和传输模式的研究一直是光子晶体研究领域的一个重要的基础性课题。虽然对该方面的研究已开展的较深入,也取得了较丰硕的成果;但更进一步地分析光子晶体能带带隙结构及建立于之上的传输模式和形成机理,仍是值得探索的方向。本文主要应用传输矩阵方法对一维光子晶体的能带带隙结构和纵向传输模式进行了分析,运用等效折射率波导方法对含有缺陷的一维和二维光子晶体的缺陷态传输模式特性进行了探讨,以企得到有意义的结果。本文首先分析了光子晶体中电磁场表征的一般形式,引出了光子晶体的理,进而结合传统光学膜层传输矩阵方法分析了一维光子晶体的传输规律和能带结构,指出在波长尺度上的折射率周期性变化,必然导致光子晶体能带产生带隙。其次文中应用传输矩阵讨论了一维光子晶体的纵向传输特征,明确了在光子晶体折射率变化周期为四分之一波长的光程附近,将产生完全反射峰带,当在光子晶体中引入局部的缺陷层,就会在这一完全反射波区产生很窄的零反射即完全透射窗口,且对应为能带带隙中的缺陷态透射谱线。再次文中借鉴传统的光波导理论,分析了含有一个缺陷层的一维光子晶体的横向波导传输场分布和具有线缺陷的光子晶体光纤的波导传输模式。明确了当缺陷区的折射率高于非缺陷区的等效折射率时,光子晶体的传输模式场与传统波导模式是相同的,但光子晶体结构的特殊性,使得其实现对传输特性的控制更多样、更丰富。一最后讨论了自发辐射及其在光子晶体中的体现。关键光子带隙,传输矩阵,波导传输模式,自发辐射光子晶体,光子能带。缺陷,
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学位论文作者签名:摊丝指导教师签名:学位论文作者签名:书啁茅琵卿年∥砂日嘲年伽产占只孑日西北大学学位论文知识产权声明书本人完全了解学校有关保护知识产权的规定,即:研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西北大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时,本人保证,毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律注明作者单位为西北大学。保密论文待解密后适用本声明。西北大学学位论文独创性声明本人声明:所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除了文中特另员曜⒑椭滦坏牡方外,本论文不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得西北大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。
第一章绪论§光子晶体概述提出光的波动原理一惠更斯原理,并由此引发了光的本性理论的百年论争。。白天的太阳,夜晚的繁星,远古的篝火,现代的华灯,世界因光而美丽缤纷,人类因光而梦想好奇,由此开启了人类对光持续不懈地研究。最早的古代中国墨子的《墨经》关于光学现象理性的定性探讨,古希腊欧几里得南低陈壑庋А贰ⅰ劬怠罚怨獾闹毕叽úァ⒐獾恼凵浜头瓷涞募何光学的探索【俊=拥芽ǘ对光的本性的沉思,到伽利略确立了理性逻辑和实验相结合的科学研究方法,奠定了物理学以及光学科学发展的基石。年斯涅耳.,从实验上发现了折射定律,年费马岢鲎钚∽饔迷恚昱6甆发现白光分解,提出光的微粒说,,,,确立了光的波动理论。,,并证明光也是一种电磁波,确立了光的电磁理论,从而可解释一切与光的波动相关的现象。⑾痔艄馄字械陌迪呖J嫉亩怨獾发射和吸收现象的研究,到十九世纪末发现“紫外光灾难”和光电效应,由此开始了对光量子本性的探究。、..、,,世纪年代初可产生高度相干、高度定向、高亮度和高单