二维异质结光子晶体滤波器的设计和性能分析

【摘要】： 光子晶体在波长量级可以控制光路的特性，对光学器件的集成化有着重要作用，越来越受到许多研究者和企业家的关注。本论文运用发Fortran自主编程结合二维时域有限差分法(2D FDTD)及平面波展开法(PWM)等仿真软件，设计了新型的二维异质结光子晶体滤波器，深入分析它的光学特性。本文的设计和模拟计算结果为光通信用的波长调谐、上／下载滤波器提供一条新的设计思路和依据。 深入分析异质结光子晶体L型弯曲波导的传输特性。用平面波展开方法计算出完美光子晶体的能带结构，用有限时域差分法模拟了电磁波在光子晶体L型弯曲波导中的传播，并计算该光子晶体波导的透射效率。本文设计的异质结光子晶体L型弯曲波导的传输效率较同质结光子晶体L型弯曲波导提高了6～7％。 研究了二维异质结光子晶体滤波器的滤波特性。用平面波展开方法和有限时域差分法，对不同晶格光子晶体引入缺陷以后的能带结构、电磁波传输特性进行探讨。异质结光子晶体弯曲波导中引入不同晶格常数的微腔，实现不同波长的滤波。 从两个方面实现了二维异质结光子晶体滤波器的波长可调谐，一是通过改变点缺陷周围介质材料(液晶)的折射率，获得了31 nm的波长调谐范围；二是通过改变相关介质柱半径的方式，使微腔中透射峰的波长调谐范围约12 nm和22 nm。