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二维非晶光子材料的缺陷态和光子器件的研究

韩守振  
【摘要】: 本论文主要由以下三部分组成: 1.二维非晶光子材料的缺陷态 应用多重散射的方法计算了由二维介质柱构成的非晶光子材料的缺陷态。在非晶光子材料中抽掉不同位置的圆柱会产生频率不同的缺陷模,但缺陷模的能量是非常局域的,能量基本上集中在以缺陷波长的1/3为半径的圆内。这表明非晶光子材料中形成的缺陷模不仅具有周期性光子晶体的缺陷模的强局域化特征,而且缺陷模更富于变化。 2.非晶光子材料和光子晶体器件的设计 提出了用介质圆柱光子晶体作微波天线的柱抛物面反射镜,用多重散射方法计算了反射镜的透过谱,并模拟计算了天线的电场分布,初步认为可以用非晶光子材料作微波天线的反射镜。 提出了一种通过二维光子晶体的点缺陷和波导的直接共振耦合制作波分复用器件的方法。应用多重散射的方法模拟计算这种器件的结果显示,当点缺陷对称的分布在中央波导的两侧时,波分解的效率非常高。频率的选择只与相应的光子晶体中点缺陷的缺陷模有关,而与其它点缺陷无关。微波实验的结果与理论模拟吻合的很好。 3.人工Opal光子晶体单畴大小的测定 测定了不同厚度的人工Opal在Γ—L方向的透射谱,得出Opal光子晶体中单畴的尺寸。与理论计算的单晶光子晶体的透射谱比较,得出了我们制作的Opal的单畴在10~3μm~3。这对生长出大块单晶Opal有着重要意义。


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