三維光子晶體中集成器件的設計與模擬.pdf

1、與一維、二維光子晶體相比較，三維光子晶體具有完全帶隙，可以在三維立體空間中實現(xiàn)對光的多方向，可控制傳輸。3D光子晶體的這一特性，對于實現(xiàn)光學器件的集成化設計具有重要的應用價值。本文采用時域有限差分方法(FDTD)對woodpile結構中空間多向傳輸?shù)那磺获詈喜▽?、定向耦合器耦合長度的調節(jié)及介電常數(shù)非對稱分布的空間選頻器進行了理論模擬。
　　首先，對woodpile結構中任意彎曲波導和腔腔耦合的平面和非平面波導傳輸特性進行了詳細地分

2、析和研究。首先設計了平面內的腔腔耦合波導和任意彎曲的C型和Z型波導，模擬了傳輸端的傳輸特性，結果表明該結構可以實現(xiàn)平面內光的可控制傳輸。接著設計了包含多方向傳輸?shù)姆瞧矫娴那磺获詈喜▽?，研究結果表明，該腔腔耦合波導實現(xiàn)了立體空間多方向同時傳輸?shù)奶匦?，從而實現(xiàn)光在三維立體空間中的可控制傳輸。
　　接著，利用woodpile結構的立體特性，詳細研究了定向耦合器耦合長度的調節(jié)問題。其一，考慮改變立體空間中及輸入波導周圍介質柱寬度改變對耦合

3、長度的影響，結果表明改變耦合區(qū)域的柱子寬度，可以有效縮短耦合長度;其二，將耦合區(qū)的兩根柱子同時沿相反的方向移動，減小耦合區(qū)空間介電常數(shù)的分布，研究結果表明該方法可以獲得小于3a的耦合長度。
　　最后，對woodpile結構中介電常數(shù)對稱型分布微腔與非對稱型微腔及其構成選頻器的傳輸特性進行了詳細的研究。研究結果表明:非對稱型微腔可以有效控制各端口的輸出頻率。當進一步提高其非對稱性時，通過不斷旋轉微腔與傳輸波導之間的夾角，可以實現(xiàn)對輸