收藏本站
《北京邮电大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

光子晶体波导特性与光信号保形传输分析

张璇  
【摘要】:在光子晶体波导中,导模受到光子晶体的强结构色散,群速度会大幅度降低,形成光子晶体慢光效应。慢光在光延迟器、光缓存器、数据同步及信号处理中有很多潜在的应用。然而,光子晶体波导中不可避免的存在较大的群速度色散,导致不同频率的光以不同的群速度传播,最终会导致脉冲信号展宽,信号形状恶化,致使无法正确的传输信号,从而无法应用到实际的脉冲序列中,严重影响了光子晶体在全光网络中的应用。因此,如何控制降低色散或者抵消色散,保证信号在光子晶体波导中保形传输格外重要。 首先,针对常见的正方形和圆形空气孔光子晶体波导通过优化得到三种结构,并分析优化结构的低群速度低色散区域的脉冲波形展宽因子以及最大允许传输的信号比特率。发现正方形平坦区域的群折射率可达210,即群速度小,延迟时间大;其次,在相同传输比特率时,结构优化后的展宽因子比普通波导的展宽因子小,即信号传输过程中保形较好,正方形空气孔能达到的最大传输比特率35Gbit/s。在群速度平坦的区域中色散很小,允许传输的信号比特率高,可以有效的提高网络的带宽,对于全光网络的实现提供重要的理论依据。 其次,介绍了插槽光子晶体波导结构的基本概念,通过调整插槽的宽度和空气孔的半径,分析研究了波导的导模特性。利用插槽光子晶体波导与常规光子晶体波导的色散特性不同,设计了一种特殊的光子晶体波导色散补偿器,以达到信号的波形传输的目的。分别计算了传统光子晶体波导与插槽光子晶体波导的导模特性。通过精确的调整波导参数,可以得到两种结构能够在频率相同的地方出现偶导模。仿真得到光在色散补偿器中传输的波形图和场分布图。发现起初光随着传统光子晶体波导色散展宽,然后随着插槽光子晶体波导重新恢复,创新性的实现了信号的保形传输。这些结论和规律对研究光在光子晶体波导中的长距离传输及提高光存储性能提供了新的解决思路。 最后,针对实际制作中的微扰对信号传输的不稳定影响,模拟仿真了引入位置、半径微扰时对圆形、方形、椭圆形三种空气孔形状的二维三角晶格光子晶体波导结构透射谱的影响。发现随着微扰的增加,透射谱平坦区域变窄。位置微扰对透射谱的影响比半径微扰严重,因为位置微扰相对半径微扰对于结构周期性的影响较大。对于三种形状的空气孔结构分析,发现正方形空气孔结构对于位置微扰更加稳健,尤其在慢光区域。圆形空气孔结构对于半径微扰更加稳健。这些研究为光子晶体波导的实际制作与未来在光通信中的应用提供了理论依据。
【学位授予单位】:北京邮电大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TN814

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 冯尚申,沈林放,何赛灵;一种具有大带隙的各向异性二维光子晶体结构[J];光子学报;2003年02期
2 李岩,郑瑞生,田进寿,冯玉春,牛憨笨;一种类分形结构光子晶体的能带[J];光子学报;2004年10期
3 詹仪;郑义;徐云峰;;二维介质柱光子晶体波导的优化设计(英文)[J];光子学报;2008年06期
4 ;Slow light in tapered slot photonic crystal waveguide[J];Chinese Science Bulletin;2009年20期
5 蒋美萍,江兴方,沈小明,王旭东,是度芳,陈光;一维光子晶体的偏振特性研究[J];量子电子学报;2005年04期
6 王辉,李永平;用特征矩阵法计算光子晶体的带隙结构[J];物理学报;2001年11期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 鲁辉;二维光子晶体带隙与慢光特性研究及结构优化设计[D];北京邮电大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 王雪莹;二维光子晶体波导慢光及其动态调制研究[D];北京邮电大学;2010年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘启能;;一维光子晶体的偏振特性[J];半导体光电;2006年06期
2 方云团;潘小霞;;一维光子晶体缺陷模局域场强的分布特征[J];半导体光电;2007年06期
3 于志明;周静;;窄带缺陷模在入射角缓慢变化中的变化规律[J];半导体光电;2008年06期
4 于志明;何兴道;;多腔薄膜梳状滤波器的偏振特性研究[J];半导体光电;2009年04期
5 李文胜;付艳华;张琴;是度芳;;含双缺陷的一维准周期光子晶体的缺陷模特性[J];半导体光电;2010年02期
6 李文胜;付艳华;张琴;是度芳;;准分形结构光子晶体的滤波特性[J];半导体光电;2010年05期
7 于志明;王勇;;单腔薄膜梳状滤波器的特性研究[J];半导体光电;2012年01期
8 程阳;;基本周期对一维复周期光子晶体禁带的影响[J];半导体技术;2011年03期
9 ;Study on Microcavity Organic Light-emitting Devices Containing Negative Refractive Index Dielectric Layer[J];Semiconductor Photonics and Technology;2009年03期
10 白改艳;冯志芳;;镜像对称一维光子晶体带隙特征[J];北京化工大学学报(自然科学版);2010年01期
中国重要会议论文全文数据库 前5条
1 Chung Ping Liu;Jong C.Wang;;Photonic structures based on dielectric and magnetic 1-D PCs for wide omnidirectional total-reflection[A];2007年中国青年光学学术研讨会论文摘要集[C];2007年
2 杨晨;林伟华;南凡;黄行康;;基于Labview光强探测型表面等离激元共振液体折射率测量平台[A];第六届全国高等学校物理实验教学研讨会论文集(下册)[C];2010年
3 陈明;徐迈;王维彪;马少杰;夏玉学;李淳飞;;非线性一维光子晶体光开关与光双稳[A];大珩先生九十华诞文集暨中国光学学会2004年学术大会论文集[C];2004年
4 王利;王风丽;王占山;吴永刚;陈玲燕;;具有共振腔模式的一维光子晶体结构[A];大珩先生九十华诞文集暨中国光学学会2004年学术大会论文集[C];2004年
5 王利;王风丽;吴文娟;王洪昌;林小燕;王占山;吴永刚;陈玲燕;;具有共振腔模式的一维光子晶体结构[A];2004年光学仪器研讨会论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王占华;刺激—响应聚合物复合一维光子晶体[D];吉林大学;2011年
2 强海霞;一维光子晶体全向反射镜和滤波器的设计及特性研究[D];南京理工大学;2011年
3 付云起;微波光子晶体及其应用研究[D];国防科学技术大学;2004年
4 邓开发;光子晶体的非线性光学特性研究[D];华中科技大学;2004年
5 郑奎松;FDTD网络并行计算及ADI-FDTD方法研究[D];西安电子科技大学;2005年
6 李明宇;基于薄膜技术的光子晶体理论与器件研究[D];浙江大学;2006年
7 蒋美萍;一维光子晶体的光子带隙、光学双稳态和相位共轭波[D];南京理工大学;2006年
8 李兆峰;一维和二维光子带隙材料的理论和应用研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2004年
9 高强;无源电磁周期结构及其应用研究[D];国防科学技术大学;2006年
10 谢应茂;无序介质激光机理的相关研究[D];南昌大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘军;二维复式光子晶体带隙及V型波导传输特性[D];曲阜师范大学;2011年
2 赵永林;二维斜三角晶格及棋盘格子直波导光子晶体带隙研究[D];曲阜师范大学;2011年
3 龙芳;基于光子晶体慢光的全光缓存性能和动态调制研究[D];北京邮电大学;2011年
4 王博;基于光子晶体的全光开关设计及光器件集成的研究[D];北京邮电大学;2011年
5 张印;Bragg带隙的研究及其二维光子晶格波导的光学特性的分析[D];内蒙古师范大学;2011年
6 陈晖;光子晶体在光码分多址中的应用研究[D];南京信息工程大学;2011年
7 李大海;缺陷态一维光子晶体液体传感器及Fibonacci准晶光子晶体的研究[D];郑州大学;2011年
8 黎根;光子晶体中光传输特性的理论研究[D];南昌大学;2011年
9 严桂钟;液晶缺陷一维光子晶体微谐振腔的调谐特性[D];温州大学;2010年
10 楚盈;三维光子晶体调控CdTe量子点发光性能的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 付云起,张国华,袁乃昌;具有分形特征的PBG微带线[J];电子学报;2002年06期
2 Kyu Hwan Hwang,G. Hugh Song,Chanmook Lim,Soan Kim,Kyung-Won Chun,Mahn Yong Park;Design of a Photonic-Crystal Channel-Drop Filter Based on the Two-Dimensional Triangular-Lattice Hole Structure[J];光学学报;2003年S1期
3 陈慰宗,申影,宋应谦,郑新亮;一维光子晶体的带隙分析[J];光子学报;2001年09期
4 欧阳征标,刘海山,李景镇;光子晶体超窄带滤波器[J];光子学报;2002年03期
5 冯尚申,沈林放,何赛灵;一种具有大带隙的各向异性二维光子晶体结构[J];光子学报;2003年02期
6 安丽萍,刘念华;一维光子晶体中多缺陷耦合导致的杂质带[J];光子学报;2003年09期
7 段晓峰,牛燕雄,张雏,张存善;一维光子晶体的光学传输特性分析[J];光子学报;2003年09期
8 朱志宏,叶卫民,季家熔,袁晓东,曾淳,张晚云;光子晶体滤波特性分析[J];光子学报;2004年06期
9 李岩,郑瑞生,田进寿,冯玉春,牛憨笨;一种类分形结构光子晶体的能带[J];光子学报;2004年10期
10 刘丹东;陈光德;李普选;孙中禹;;缺陷态透射率可调的三缺陷层的一维光子晶体[J];光子学报;2006年02期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 许春;可调光子晶体,偏振无关光子晶体及光子晶体量子阱结构的理论研究[D];复旦大学;2006年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 廖兴展;徐旭明;方利广;;二维光子晶体波导分波效率的优化[J];光通信技术;2008年03期
2 张裕仕;;T型光子晶体波导传播特性的研究[J];激光杂志;2009年01期
3 孙鉴;王明吉;李玉洋;范立涛;;二维光子晶体波导的能带分析[J];光电子技术;2010年03期
4 杨维汉;李未;徐玉华;;二维光子晶体波导和微腔缺陷态研究[J];光通信技术;2010年12期
5 杨波;梁静秋;梁中翥;王维彪;;液晶-金属光子晶体波导的光学特性[J];发光学报;2011年11期
6 闫昕;孙岩;刘洁;孙长文;于丽娜;许宗平;田贵才;薛冬;;光子晶体波导的设计与特性[J];光谱实验室;2012年02期
7 朱志宏,叶卫民,季家,袁晓东,曾淳,张晚云;光子晶体波导传输特性研究[J];光通信技术;2003年12期
8 朱志宏,叶卫民,季家镕,袁晓东,曾淳,张晚云;基于光子晶体波导定向耦合的光子晶体分/合频器[J];光学技术;2004年04期
9 张波;二维介质柱光子晶体波导吸收边界条件[J];物理学报;2005年12期
10 宋玉玲;王选章;;反铁磁光子晶体波导的性质[J];哈尔滨师范大学自然科学学报;2006年03期
中国重要会议论文全文数据库 前3条
1 李昆益;杨宜诚;杨宜斌;林哲民;吴家兴;黄于泰;林晏瑞;李伟裕;;高分子材料之光子晶体波导设计与分析[A];全国第十三次光纤通信暨第十四届集成光学学术会议论文集[C];2007年
2 田小永;殷鸣;孙坤;李涤尘;;线缺陷三维光子晶体波导及其微波传输性能研究[A];第15届全国特种加工学术会议论文集(下)[C];2013年
3 冯帅;敖玲;王义全;;利用椭圆介质柱微腔调控光子晶体波导的导模区域及其群速度[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈海滨;光子晶体波导型器件及其在太赫兹技术中的应用[D];浙江大学;2009年
2 崔开宇;有源光子晶体波导增益特性及其电注入结构[D];清华大学;2010年
3 汤冬华;二维光子晶体波导的输入输出耦合特性研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
4 周建伟;二维硅基光子晶体波导器件设计与制备技术研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2013年
5 徐权;光子晶体波导特性及其功能型器件研究[D];电子科技大学;2011年
6 于天宝;多模干涉型光子晶体波导耦合系统的特性及其应用研究[D];浙江大学;2007年
7 张兰兰;光子晶体波导输出光分束与准直新结构设计及特性研究[D];哈尔滨工业大学;2012年
8 毛晓宇;光子晶体波导模式耦合及其调控机制的研究[D];清华大学;2010年
9 郝然;基于光子晶体波导的宽带、低色散、低损耗慢光的研究及制备[D];华中科技大学;2010年
10 崔乃迪;二维光子晶体及波导器件的设计及制作研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 黄殷;缺陷效应对光子晶体波导透射率的影响[D];北京交通大学;2009年
2 朱桂新;光子晶体波导的耦合特性及其应用研究[D];南昌大学;2008年
3 喻波;光子晶体波导中的群速减慢及群速色散[D];哈尔滨工业大学;2009年
4 张璇;光子晶体波导特性与光信号保形传输分析[D];北京邮电大学;2011年
5 罗子谦;二维光子晶体波导出射光集束及偏转的相关研究[D];浙江大学;2008年
6 张耕砚;二维光子晶体波导的延时特性[D];清华大学;2011年
7 唐发林;二维光子晶体波导的特性及应用[D];江西师范大学;2013年
8 胡淑娟;光子晶体波导特性分析与基于自映像原理的器件设计[D];南昌大学;2009年
9 陈雄文;非线性光子晶体波导中光孤子的产生、特性及其应用[D];汕头大学;2005年
10 李彩珊;二维光子晶体波导能带结构及慢光特性研究[D];北京交通大学;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026