双周期槽型腔—波导耦合光子晶体慢光特性研究

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1、分类号：TN25密级：公开UDC：654编号：10299S1308013硕士学位论文双周期槽型腔-波导耦合光子晶体慢光特性研究ResearchonSlowLightPropertiesinDual-periodicPhotonicCrystalsbasedSlotted-waveguideCoupledCavity指导教师朱娜教授作者姓名李媛媛申请学位级别硕士专业名称通信与信息系统论文提交日期2016.04论文答辩日期2016.06学位授予单位和日期江苏大学2016.06答辩委员会主席闫述教授评

2、阅人______________2016年6月独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容以外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果，也不包含为获得江苏大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：年月日学位论文版权使用授权书江苏大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊

3、（光盘版）电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致，允许论文被查阅和借阅，同时授权中国科学技术信息研究所将本论文编入《中国学位论文全文数据库》并向社会提供查询，授权中国学术期刊（光盘版）电子杂志社将本论文编入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》并向社会提供查询。论文的公布（包括刊登）授权江苏大学研究生院办理。本学位论文属于不保密□。学位论文作者签名：指导教师签名：年月日年月日江苏大学硕士学位论文摘要

4、在当今大力发展“全光网络”的时代，全光缓存器和全光信号处理器是真正实现全光网络的必要前提。而慢光技术被认为是实现全光缓存和全光信号处理的具有广阔应用前景的解决方案。相比于其它慢光技术，光子晶体慢光的优势在于具有潜在的大带宽、较低的色散、较小的器件体积、便于与现有的光通信器件集成以及可以在室温下实现慢光等特点。本文利用低折射率槽型波导对光场的禁锢及增强作用和高折射率耦合微腔能够以较低的损耗获得更小群速度慢光的特性，设计了一种高、低折射率交替的双周期槽型腔-波导耦合结构，分析了槽宽度和微腔周期的变化

5、对其慢光特性的影响。结果表明：高、低折射率区的有机结合能够实现较好的慢光效果。本文所做的工作主要体现在以下几个方面：1、设计了一种单周期槽型光子晶体波导结构，即将完美光子晶体结构中间一行介质柱一分为二，以一定间距对称分布在中心轴的两侧，形成槽型缺陷。仿真结果表明：当槽宽度为晶格常量的0.18倍时，群速度减慢至真空中光速的0.0679倍，是槽宽度作为唯一结构参数达到的最佳效果。相应的慢光带宽为0.0073，群速度色散值在[-1,1]*105的数量级上。2、进一步对单周期槽型波导慢光特性进行优化：固

6、定槽宽度为晶格常量的0.18倍，改变邻槽介质柱半径的大小，结果表明：当邻槽介质柱半径等于原半径的0.8倍时，获得最小群速度为真空中光速的0.0474倍，是在单独调节槽宽度的基础上，增加邻槽半径作为新的结构参数获得的最佳慢光效果。最小群速度比单独调节槽宽度获得的最小群速度降低了0.0205c（c为真空中光的传播速度），慢光带宽降低至0.0052，归一化延迟带宽积减小到0.3242。3、利用低折射率槽型波导对光场的禁锢及增强作用和高折射率耦合微腔能够以较低的损耗获得更小群速度慢光的特性，设计了一种高

7、、低折射率交替的双周期槽型腔-波导耦合结构。仿真结果表明：当双周期槽型腔-波导耦合结构中槽宽度等于晶格常量的0.54倍时，获得了较真空中光速低3个数量级的慢光，此时群速度达到真空中光速的1.55*10-3倍，是槽宽度作为双周槽型腔-波导结构中唯一结构参数的最佳慢光效果。相I双周期槽型腔-波导耦合光子晶体慢光特性研究应的归一化延迟带宽积为0.243，群速度色散处于[-1,1]*108数量级上。4、进一步对双周期槽型腔-波导耦合结构慢光特性进行优化：固定槽宽度为晶格常量的0.54倍，改变微腔周期的大

8、小，结果表明：当微腔周期等于晶格常量的0.95倍时，获得了较真空中光速低4个数量级的慢光，此时群速度达到真空中光速的7.94*10-4倍，相比于单独调节双周期结构中的槽宽度，群速度又降低了一个数量级。相应的归一化延迟带宽积为0.244，具有较好的延迟带宽特性。关键词：慢光，光子晶体，槽型波导，腔-波导耦合II江苏大学硕士学位论文ABSTRACTToday,inthedevelopingeraofall-opticalnetwork,allopticalbufferandall-opticalsi