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相似文献
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1.
光子晶体平面波导与脊波导高效耦合技术的研究   总被引:7,自引:0,他引:7       下载免费PDF全文
柏宁丰  刘旭  肖金标  张明德  孙小菡 《物理学报》2005,54(10):4933-4937
利用一维变周期谐振腔阵列和非线性缓变边界,可以实现光波从脊波导到光子晶体平面波导 (PCW)的高效耦合.基于平面波展开法(PWE)和时域有限差分法(FDTD),深入分析和讨 论了普通脊波导、2D-PCW结构和本征模以及工作模式、缓变边界形状等对耦合效率的影响, 从而得出光波从脊波导到2D-PCW、再返回脊波导的统一图景.指出考虑模式转换和采用缓变 边界条件可以极大提高PCW与脊波导间的耦合效率.对PC-PW边界采用线性和非线性缓变结构 进行了仿真,讨论了边界缓变程度对耦合效率的影响.结果表明,采用模式耦合和PC-PW余弦 缓变边界时的耦合效率在较宽的带宽内超过了95%. 关键词: 光子晶体波导 脊波导 PWE FDTD 耦合边界  相似文献   

2.
基于硅纳米线波导的两级光子晶体缩束器   总被引:1,自引:0,他引:1  
崔乃迪  梁静秋  梁中翥  王维彪 《光学学报》2012,32(1):123004-244
鉴于在微观领域光波的缩束对实现光电集成的重要意义,提出了基于硅纳米线波导的两级光子晶体缩束器。其中一级压缩基于W5型和W1型光子晶体波导间的高效耦合。二级压缩则由宽为0.1μm,长为3.06μm的纳米线波导和W1型光子晶体波导构成,通过二者的高效耦合实现光束压缩。当W1型光子晶体波导和纳米线波导间介质柱的半径为0.04μm时,对于1550nm波长的电磁波,缩束器的通光效率可达93.4%,压缩比为16.08,出射光束半峰全宽仅为0.148μm。  相似文献   

3.
光子晶体波导定向耦合器   总被引:20,自引:6,他引:14  
在完整二维光子晶体中引入线缺陷后,就形成了光子晶体波导;将时域有限差分方法(FDTD)用于光子晶体波导耦合研究,计算了不同耦合长度情形下的波导各个出口处的透过率,结果表明:光子晶体波导耦合遵循普通介质波导耦合的一般规律,也有定向耦合的功能。进一步的研究表明:对于不同的频率,光子晶体定向耦合器耦合系数是不同的,并且耦合系数和对应的频率之间近似直线关系。  相似文献   

4.
光子晶体异质结耦合波导光开关   总被引:2,自引:0,他引:2  
黎磊  刘桂强  陈元浩 《光学学报》2013,33(1):123002-222
以二维三角晶格光子晶体为研究对象,在该光子晶体中引入两行平行的单模线缺陷波导,以一行耦合介质柱为间距,通过调节部分耦合介质柱的折射率,构筑了光子晶体异质结耦合波导光开关结构。利用平面波展开法和定向耦合原理计算了在不同入射光频率下,缺陷波导间耦合介质柱的折射率不同时的耦合长度,确定了合适的光子晶体异质结耦合波导光开关的结构参数。利用时域有限差分法研究了该光开关中耦合介质柱的折射率变化及异质结构介质柱的位置分布对光信号输出路径的影响。结果表明,通过改变该结构中耦合介质柱的折射率可以改变光的输出路径,可实现光的开关行为。并且异质结构介质柱位置的随机分布对该光开关的影响不大,有助于光子晶体新型滤波器、定向耦合器、波分复用器以及光开关等光子器件的研究。  相似文献   

5.
张波 《物理学报》2006,55(4):1857-1861
提出并优化了用于二维介质柱光子晶体波导与单模平面介质波导对接的基于分布布拉格反射波导的喇叭波导接头,提高了这两种波导之间的传输效率.二维时域有限差分仿真结果表明,在大部分光子晶体波导导模的频谱范围内,传输效率高于98%.传输效率最高可以达到99.85%. 关键词: 光子晶体波导 平面介质波导 时域有限差分  相似文献   

6.
构建了用于高性能并行计算的PC机群环境,将基于此机群环境的三维并行时域有限差分算法用于光子晶体薄板W3波导传输特性研究.性能分析表明:对于大规模问题,机群并行FDTD算法能够获得较理想的加速比.具体计算了W3波导的透射率频谱和光场分布.结果表明:光子晶体薄板W3波导能够实现光的三维约束,其导带中存在着微小禁带(mini-gap).  相似文献   

7.
光子晶体线缺陷波导中的折射率相位移调制增强效应   总被引:1,自引:1,他引:0  
陈兵  唐天同 《光子学报》2014,40(12):1845-1849
在传统的基于全内反射原理的低折射率比介质波导所构建的相位移调制型光学器件中,调制区域的长度通常在毫米到厘米量级.由于器件横向尺寸保持在微米量级,因此狭长结构成为了传统光波导器件的典型特征,这限制了光学器件集成度的提高,严重制约了集成光路的进一步发展.光子晶体的出现为高密集成光路的发展提供了一条新的途径.本文使用平面波展开方法计算了光子晶体线缺陷波导中的色散曲线.研究发现:在色散曲线下边缘处,材料折射率的一个微小变化可以引起传输常数的较大变化,如果工作频率点选择在带下边缘附近,则可以大幅度减小相位移调制型器件调制区域的长度.本文使用时域有限差分方法进一步验证这种增强效应,计算结果表明,对于0.46%的折射率变化,光子晶体线缺陷波导中的相位调制长度仅为均匀媒质中相位移调制长度的11.7%.通过以进一步研究,这种增强效应有望应用与高密度集成光路.  相似文献   

8.
矩形孔光子晶体波导慢光特性   总被引:1,自引:0,他引:1  
在线缺陷光子晶体波导中,利用矩形孔和椭圆孔分别替代临近线缺陷的第二行和第一、三行圆形孔,构成矩形孔光子晶体波导结构.利用平面波展开法对波导的慢光特性进行仿真分析,研究矩形孔的非对称性对慢光带宽和色散特性的影响.研究表明,在慢光区域平均群折射率变化为±10%的情况下,与圆形孔线缺陷波导相比,得到的导模能更好地限制在禁带中,而且当矩形孔宽度参量小于高度参量时,导模可以得到归一化延迟带宽积更大、带宽更宽、色散更小的慢光.通过对波导中矩形孔参量的优化,得到的慢光归一化延迟带宽积最大为0.402,此时带宽为44.4nm,群速度色散为8.0ps2/mm.  相似文献   

9.
二维正方光子晶体波导中的慢光传输   总被引:2,自引:2,他引:0  
采用平面波展开法分析了正方晶格光子晶体线缺陷波导中的慢光传输.数值模拟结果表明,介质柱光子晶体线缺陷波导中,缺陷模的群速度与填充比、缺陷处介质柱半径及与波导相邻介质柱半径有关,其中缺陷处介质柱半径对缺陷模的群速度影响最大;随着填充比和缺陷处介质柱半径的增大及与波导相邻介质柱半径的减小,缺陷模的群速度逐渐减小且最小减至0.015c.进而对比研究空气柱光子晶体线缺陷波导,发现缺陷模的群速度随着缺陷处空气柱半径的减小而减小,最小减至0.008c.  相似文献   

10.
张璇  田慧平  纪越峰 《光子学报》2014,40(5):728-734
本文理论上分析了不同程度的位置半径微扰分别对于二维三角晶格不同空气孔形状的光子晶体波导结构透射率性能的影响。主要关注三个区域,低频带隙边缘,高频带隙边缘以及导模交叉点;三种空气孔形状,圆形,方形,椭圆形。仿真结果显示微扰对于交叉点影响最为严重。随着微扰程度变大,高低频边缘平坦的透射率区域逐渐变窄。相同形状相同微扰程度下,透射率对位置微扰更加敏感。不同形状比较发现,慢光区域正方空气孔对于位置微扰更稳健,圆形空气孔对于半径微扰更稳健。这对于光子晶体制作和实验过程中不可避免的位置和半径的随机微扰具有理论指导意义。  相似文献   

11.
A problem of coupling between conventional dielectric waveguides and a two-dimensional photonic crystal waveguide is analyzed, using the Fourier series expansion method combined with the absorbing boundary condition of a perfectly matched layer (PML). A novel structure for the input and output ends of the photonic crystal waveguide is proposed to increase the coupling efficiency. Numerical examples are demonstrated and discussed to validate the effectiveness of the proposed structure.  相似文献   

12.
We study the coupling efficiency between a cavity resonator and semiconducting waveguide in a two-dimensional photonic crystal by varying the temperature. We used the revised plane wave expansion and finite difference time domain methods to evaluate the coupling efficiency. The photonic crystal waveguide is composed of a row of InSb semiconducting materials, and the efficiency was calculated at various temperatures. The findings indicate that the temperature can be used as a useful efficiency controller.  相似文献   

13.
并联谐振腔光子晶体单通道侧面耦合波导   总被引:5,自引:2,他引:3  
崔乃迪  梁静秋  梁中翥  王维彪 《光学学报》2012,32(2):223001-300
分析了多光子晶体谐振腔的并联耦合模理论,并根据该理论设计了单通道光子晶体侧面耦合波导以实现光子晶体器件与光源间的高效耦合。理论研究表明并联谐振腔的耦合效率与谐振腔数量、间距以及品质因子相关。经优化耦合面积和耦合效率,最终选择了5个谐振腔并联作为单通道侧面耦合波导的耦合部分。通过设置谐振腔间距改变其对称性,从而实现侧面耦合波导的单通道传播。在1.55μm工作波长下,单通道侧面耦合波导的耦合效率可达94.49%。  相似文献   

14.
研究了单光子晶体界面介质波导中的慢光效应.芯层-空气层界面的全内反射效应以及光子晶体基底的禁带效应共同形成了对光场能量的横向约束.用基于超元胞的平面波展开法计算得到了导模色散曲线,并据此对其色散、群速以及群速色散性质做了详尽分析.由于利用了色散曲线慢光区域内拐点附近低群速色散的部分,该单光子晶体界面介质波导具有良好的慢光特性.对两个不同导模计算得到的平均群速分别为c/98和c/376,可用相对频带宽度分别达到2.1×10-3和4.1×10-4.另外,该慢光结构可以侧向耦合的方式克服光子晶体慢光波导耦合困难的缺点.  相似文献   

15.
代红权  吴耀德 《光谱实验室》2009,26(5):1372-1374
设计一种喇叭型开口二维光子晶体波导,利用时域有限差分法计算波导传输谱图。模拟结果表明:通过改变开口处光子晶体椭圆点缺陷的结构,传输谱图中将出现相应变化的缺陷模,可用于实现频率可调的窄带光子晶体滤波器。  相似文献   

16.
跑道型结构光子晶体波导定向耦合器   总被引:3,自引:3,他引:0  
鉴于波导定向耦合器在集成光路以及光电集成方面的广泛应用,提出了一种基于光子晶体波导间高效耦合的光子晶体定向耦合器。通过主波导和耦合波导间的耦合,可以实现对波长为1 490 nm和1 550 nm电磁波的高效分光。在将器件长度控制在30 μm左右的同时,其总效率高达93.05%。另外,发现主波导和耦合波导间介质柱结构参数对电磁波的耦合周期有着极大的影响。并通过将介质柱沿z方向拉伸0.1a(a为晶格周期),设计了工作波长为1 530 nm和1 540 nm的光子晶体定向耦合器,器件长度仅为60 μm。通过拉伸介质柱的纵向长度,可以大幅减小耦合周期,这对缩小器件体积以及实现更为密集的波分复用有着重要的意义。  相似文献   

17.
利用二维光子晶体提高波的耦合效率   总被引:16,自引:9,他引:7  
通过多重散射方法数值模拟研究和实验测量表明利用二维光子晶体可以提高波的耦合效率.研究发现,高的波耦合效率通常发生在光子禁带的边沿和其它非禁带区的某些频率处.当光子晶体的晶格常数接近于所传输的波的波长时,会出现很高耦合效率的共振耦合现象.利用二维光子晶体的情况下的波耦合效率最高可以达到不利用二维光子晶体时的1.89倍.这种现象在光集成器件中尤其有用.  相似文献   

18.
Two types of structures for the optical coupling between photonic crystal waveguide (PCW) with triangular air-holes lattice and tapered dielectric waveguide (TDW) are investigated. The TDWs are coupled with PCW at the input and output connections of the PCW, which can constitute a unidirectional waveguide structure. The transmission efficiencies of the input and output coupling are analyzed theoretically for different coupling structures. It is found that the coupling efficiencies vary with the width and length of coupling region. When the light transmitted from TDW to PCW, the highest transmission efficiency is 92.6%, and it is 99.6% when the light transmitted from PCW to TDW. Then the total transmission efficiency of the entire waveguide is simulated and it can reach 92.3% for one type of structure and is a little lower for the other type of structure under the chosen optimal structure parameters. Considering the current processing accuracy, the structure mentioned above should be an effective coupling manner that can be easily realized.  相似文献   

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