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《二維磁性光子晶體器件的設計及研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、分類號043學校代碼10590UDC535密級公開深圳大學碩士學位論文二維磁性光子晶體器件的設計及研究學位申請姓名吳昌義專業(yè)名稱光學學院（系、所）電子科學與技術學院指導教師姓名歐陽征標教授原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學位論文二維磁性光子晶體器件的設計及研究是本人在導師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已經注明引用的內容外，本論文不含任何其他個人或集體已經發(fā)表或撰寫的作品或成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本聲明的法律后果由本人承擔。論文作者簽名：日期：年月日二維磁性光子晶體器件的設計及研究摘要隨著現(xiàn)代科學技術的飛速發(fā)展，光子晶體磁光器件
2、在微波和光信息技術中扮演重要的角色，已經被視為集成光學系統(tǒng)中不可或缺的基礎元件，將為發(fā)展新型光子產業(yè)提供最基本的技術。目前，我們主要研究光子晶體和磁光材料結合產生的單向特性以及相關的各種光學現(xiàn)象，它在國際上屬于比較前沿的研究領域。本文從磁光材料的微觀性質出發(fā)，根據麥克斯韋方程組推出磁光材料的磁導率張量，再結合光子晶體技術，提出了一種新型的二維光子晶體磁光腔結構，該結構僅用一個磁光材料柱就實現(xiàn)了光子器件功能。首先，利用平面波展開法優(yōu)化介質正方柱的邊長及旋轉角度以獲得最大的光子晶體禁帶，設計了兩種結構形式。一種是二維正方晶格結構的光子晶體正方硅柱，正方柱的邊長為0.3a，參考介質柱的軸線方向
3、旋轉41度，獲得了較大的TE禁帶；另一種是二維正方晶格結構的光子晶體正方空氣柱，正方柱邊長0.8a，得到較大的TM禁帶。其次，通過有限元方法對光子晶體磁光腔進行模式分析，計算得到了一對偏振方向相互垂直的諧振簡并模式，并探討了磁光腔結構參數、磁光材料性質與外加偏置磁場對傳輸性能的影響。結合外加偏置磁場，本文研究設計了光子晶體磁控二選一光路選通開關、光子晶體磁控占空比可調以及位相差為π的雙路光學時鐘信號發(fā)生器和光子晶體磁光調制器等三種功能的磁光器件。利用平面波展開法和有限元方法計算了這些光子晶體磁光器件的工作特性，數值結果表明：光路選通開關的開關對比度可達48dB，隔離度可達46dB，開關時
4、間為微秒級或亞微秒級；光學時鐘信號發(fā)生器的邏輯對比度可達48dB，其脈沖上升時間取決于磁場的變化速度，一般屬于微秒級或亞微秒級，時鐘頻率等于4磁場的變化頻率；光子晶體磁光調制器的調制靈敏度可達1.81?10[w/T]，調制深度達0.787，具有較理想的調制作用。關鍵詞：光子晶體；磁光材料；光開關；光調制器；光學時鐘ITheDesignandResearchonTwo-dimensionalMagneticPhotonicCrystalDevicesAbstractWiththerapiddevelopmentofmodernscienceandtechnology,magneto-pho
5、toniccrystal(MPC)devicesplayanimportantroleinmicrowaveandopticalinformationtechnology.Ithasbeenregardedastheindispensablebasiccomponentsofintegratedopticalsystem,providingabasisforthedevelopmentofnewphotonictechnology.Atpresent,themainresearchesaretheone-wayfeaturesofMPCsandvariousoptical-related
6、phenomenawhicharethefrontierofresearchesinphotonics.Inthispaper,westartfromthemicroscopicpropertiesofmagneto-optical(MO)materials.ThenbasedonMaxwell'sequationstoderiveMOmaterialpermeabilitytensorandbasedonphotoniccrystal(PhC),weputforwardanewkindoftwo-dimensionalphotonic-crystalMOcavitystructurew
7、hichusesonlyasingleMOmaterialrodtorealizethefunctionofphotonicdevices.Firstofall,theplanewaveexpansionmethodwasusedtooptimizethesidelengthandrotationangleofthesquarerodsformingthePhCtoachievemaximumforbiddenband:wehave
