一、三角格子式二维光子晶体的光子带结构研究（论文文献综述）
郝蕙莹[1]（2021）在《光子晶体平板波导设计及慢光特性研究》文中指出在光通信时代,全光通信成为人们研究的热点,而全光缓存是实现全光通信的重要技术之一,通过将光速减慢的慢光技术为全光缓存和全光信息处理等技术的发展奠定了重要的基础。慢光就是光在介质中的传播速度小于在真空中,慢光可以使光与物质间的相互作用加强,正在被广泛地应用到光通信、光传感等相关方向中。光子晶体是一种人为构建合成的新型光学结构,具有介电常数呈现空间周期性的特点,而且尺寸小,可控性强,在室温下可以产生慢光,以及独特的光子带隙和局域特性在慢光领域展现了巨大的优势。本文以光子晶体结构为研究对象,说明了光子晶体的基本理论和数值分析方法,并对慢光和光子晶体慢光机理加以阐述。设计了硅光子晶体波导和槽波导结构,分别对两种波导结构的慢光特性进行了计算研究和优化,通过调整两种波导的结构参数,降低了光传播的群速度。本文的主要研究内容如下:1.使用Rsoft软件中Band SOLVE模块设计光子晶体平板结构,通过扫描其结构参数计算分析其带隙特征,选择和确定光子晶体平板结构的晶格类型为三角晶格,空气孔半径为0.453a,平板厚度为1.15a。并对完整光子晶体平板结构的模式使用全域分析法分析计算。2.在平板结构中去掉中间一排的空气孔引入线缺陷,形成光子晶体波导结构,在线缺陷处引入槽通道形成光子晶体槽波导结构。对波导的缺陷模进行计算分析,得到光子晶体波导的色散曲线图。3.研究慢光特性。分别对两种波导结构色散曲线的缺陷模本征值数据研究计算,通过微调波导结构缺陷两侧的空气孔半径及其位置偏移量、槽宽等结构参数,设计得到光子晶体慢光波导,群速度分别为0.020c和0.016c。通过本文的研究,设计出了光子晶体波导和槽波导结构,并通过微调波导的结构参数,得到了较低的群速度。本文对光子晶体慢光波导的设计与研究具有参考意义。
夏雨[2]（2020）在《考虑温度影响的砷化镓二维光子晶体压力传感结构的设计与研究》文中研究指明光子晶体压力传感结构是利用光子晶体的光子带隙和光子局域等特性实现的光学结构。在本团队此前的工作基础上,本文通过考虑环境温度的影响进一步提高了压力传感结构的灵敏度和精度,实现更具有实用性的高灵敏度和精度的、不同压力测量范围的压应变型和拉伸应变型压力传感结构。其中,压应变型传感结构的测量范围为0-2GPa,灵敏度和精度分别为:15.045 nm/GPa和0.0052GPa。拉伸应变型传感结构的测量范围为0-1?N,灵敏度和精度分别为1.214 nm/?N和0.396?N。本文采用COMSOL Muitiphysics 5.4进行设计和仿真,并且结合Rsoft2013分析光子晶体的能带特性。具体工作如下:首先设计二维光子晶体滤波结构,分析滤波结构在受到压应力和温度作用情况下的光学滤波性能的变化,发现当压应力和温度同时增加以及单独增加的时候,滤波模式峰值都会随之线性红移,根据该光学特性设计光子晶体压力和温度传感结构,利用矩阵法可计算得到更加准确的压力值。本文主要研究柱型光子晶体,采用光弹特性较好的砷化镓作为介质柱材料,背景为空气。通过Rsoft软件仿真得出在TE模式下光子晶体的光子带隙。在滤波结构的设计中,为了便于实现后续的温度-压应力传感结构的设计,将光波导设计成直角波导;腔结构则是通过设计对称非均匀大小的砷化镓介质柱形成,优化后的结构品质因子可达6750,利用所采用材料的光弹特性,纯压力传感结构的灵敏度高达15.88nm/GPa。精度为0.0145GPa,这个精度中包含了温度变化导致的误差。基于与上述相同的光子晶体结构设计温度传感结构。为了便于和压力传感部分相结合,光波导设计成礼帽形结构,腔结构则是在礼帽结构的出口端完美晶格格点位置回填4个砷化镓介质柱的方式实现,该滤波结构在参数优化后的品质因子可达7500。根据砷化镓的热光系数计算得到该结构的温度灵敏度为0.007nm/℃。将上述两种结构结合,考虑不同环境温度的影响,设计高精度的受压应力作用的传感结构,为单输入、双输出的滤波结构,分别用于压力输出和温度输出。根据耦合模式理论分析腔结构对光子传输的影响。优化后得到双输出结构的两个端口温度灵敏系数分别是k2=2.0/10=0.02nm/℃,k3=.007/10=0.007nm/℃,最终腔2的品质因子为7869,利用矩阵方法计算得到压力灵敏度为15.902nm/GPa,测量精度为0.0121GPa。实现了去除温度影响的具有高灵敏度和精度的压力传感功能。对于温度输出部分,考虑到所采用材料的温度灵敏系数较低,引入具有较高温度灵敏系数的PDMS材料,提高温度灵敏度以期更好的消除温度影响。优化后的引入PDMS材料的双输出结构的温度灵敏系数分别为k2=0.19/10=0.019nm/℃,3k=0.238/10=0.0238nm/℃,温度输出对应的温度灵敏系数提升了三倍多,该结构的压力灵敏度为15.045 nm/GPa,精度为0.0052GPa,得到了具有更高精度的压力传感结构,更有效去除了温度影响。另外,考虑到不同测量范围的需求,设计了拉伸应变型压力传感结构,并考虑温度的影响。同样设计双输出滤波结构,双输出的两个端口的温度灵敏系数分别为k2=0.066/10=0.0066nm/℃,3k=0.197/10=0.0197nm/℃,传感结构的压力灵敏度为1.214nm/?N,精度是0.396?N。
陆寰宇[3]（2020）在《1.3微米量子点带边模式光子晶体面发射激光器的理论研究与工艺制备》文中提出1.3μm波段激光有着在光纤中低损耗且色散小的特点,所以1.3微米垂直腔面发射激光器（Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser,VCSEL）作为一种具有与光纤耦合效率高、调制速率高的低功耗光源,在大数据中心之间的光互联与中心主干网等中短程需要高传输容量的系统中有着不可取代的优势。但是目前所采用的1.3微米波段垂直腔面发射激光器存在着DBR生长难度高、难以高温工作等问题,而采用光子晶体结构以实现面发射的电泵浦激光器虽然可以无需生长DBR但仍然有着输出功率较低的缺点。本论文通过将具有特殊能带结构的光子晶体结构引入量子点面发射激光器中并加入混合腔的设计,制备出了带边模式的光子晶体面发射激光器（Photonic-Crystal Surface-Emitting Laser,PCSEL）,以达到高温连续激射、降低阈值、提高边模抑制比的目的,并提高输出功率以满足其在实际应用中的条件。本论文主要研究内容和成果如下:1.对光子晶体的特性与光子晶体面发射激光器的谐振与垂直出光原理进行了论述并对如何增强其出光功率做出了讨论。2.对二维光子晶体能带结构的计算方法和光子晶体平带进行了较为详细的介绍和分析。并对实验测量二维光子晶体能带结构的方法进行了论述。3.采用有限元差分法（FDTD）对带边模式光子晶体进行模拟,探究光子晶体各参数对其能带结构的影响并对其能带结构图进行分析,通过调整光子晶体孔径与深度等参数获得在1.3微米波段具有平带奇异点能带结构结构的光子晶体。4.对二维平板光子晶体的制备工艺进中的关键问题行了系统的研究工作,分析了曝光过程中曝光计量以及束流速度对图形的影响,电感耦合等离子体（ICP）刻蚀工艺,深刻蚀光子晶体图形的掩膜选择与制备工艺,并提出了一种新的适用于光子晶体图形深刻蚀的复合掩膜的制备方式,达到简化工艺条件提高光子晶体图形精度的目的。5.首次将具有平带奇异点能带结构的光子晶体引入到带边模式的光子晶体面发射激光器的制备中,从理论上证明具有该结构的光子晶体可以通过增加K空间中Γ点附近群速度为零的位置以提高带边模式光子晶体面发射激光器的谐振效率与输出功率。6.将耦合腔结构应用到1.3μm量子点面发射激光器中,通过将FP腔与光子晶体腔相结合限制光子晶体腔的光泄露,增强光子晶体激光器的横向谐振进一步提高出光功率。得到了室温连续电流条件下输出功率达到13mW且单量子点层阈值电流密度为48.9A/cm2,最小半高宽为0.03nm,且在70 C°条件下仍可工作的面发射激光器。并提出使用具有禁带结构的光子晶体作为限制腔,进一步限制泄露提高输出功率。
张琦[4]（2020）在《波导型光子晶体异质结构光波单向传输研究》文中提出与电子相比,光子作为信息载体具有能耗低,带宽大,传输速度快,保密性高等优点。因此,量子光子技术已经成为时代发展的迫切需求,而小型化和片上集成是量子光子技术的重要发展方向。像集成电路中的二极管一样,光学单向传输设备（Asymmetric Transmission Device,ATD）在量子信息处理和可扩展的纳米光子网络中起着重要的作用,因此ATD成为研究重点。目前研究者们已经提出了许多基于纳米光子结构来实现不对称传输的设计,包括超材料,光子晶体（Photonic Crystal,Ph C）,平板波导,表面等离子体激元和共振效应。与其他结构相比,光子晶体是由不同介电常数的材料进行周期性排列形成的,Ph C具有可调谐的光学特性。此外,Ph C与当前的互补金属氧化物半导体（complementary metal oxide semiconductor,CMOS）纳米制造技术完全兼容,这为用于量子计算和信息处理的光子芯片的集成铺平了道路。Ph C最独特的特征之一是光子带隙（Photonic Band Gap,PBG）。通过对具有高折射率的材料的适当设计,可以生成完整光子带隙（Complete Photonic Band Gap,CPBG）,入射光波所对应的频率落在此范围内,则不能在此光子晶体结构中传输。因此,基于Ph Cs的CPBG来创建的低损耗光波导和高质量因子（Q因子）的纳米腔可以有效提高传输效率,其中基于该原理的大多数的设计已在2D Ph C结构中得到了证明。然而,将CPBG应用于ATD的设计具有挑战性,因为正向入射光可能被CPBG抑制,导致正向透射率较低。基于以上原因,将CPBG应用于ATD还需要进一步的研究。本文介绍了三种由点缺陷和线缺陷组合形成的波导型光子晶体,实现了光波单向传输。在满足全反射的条件下,主要利用了平面波展开法计算能带结构,二维时域有限差分方法计算结构的传输效率。得到了宽工作频带,高传输效率的异质结构。主要内容分为以下三个部分:1.设计了一种基于完整光子带隙（CPBG）的波导型光子晶体异质结构,实现了光波单向传输。由二氧化硅和锗构成,并引入线缺陷来创建波导以实现较高的正向透射率。同时,采用全反射（Total Reflection,TR）原理来阻止光源的反向入射,从而实现光波单向传输。我们通过对该结构的不断优化,在1582 nm的波长处,TE偏振态下正向透射率为0.581,透射对比度为0.989。该结构的设计思想为设计新型ATD提供了新的思路。2.设计了一种可实现光波宽带单向高透射的波导型光子晶体异质结构,由光子晶体1（PC1）和光子晶体2（PC2）构成。其中PC1为锗圆柱在二氧化硅背景中周期排列,填充率为r1/a1=0.32,r1=0.256 um;PC2为二氧化硅圆柱在锗背景中周期排列,填充率为r2/a2=0.4,r2=0.334 um。异质结界面与光波入射方向夹角为60°。在光通信中心波长1550 nm处,TE偏振态下正向透射率为0.90,透射对比度为0.98。在1450 nm～1650 nm范围内,TE偏振态下正向透射率达0.78以上,同时透射对比度达0.86以上。3.设计了一种可实现宽频带圆偏振的耦合腔光子晶体异质结构,由光子晶体1（PC1）和光子晶体2（PC2）构成。其中PC1为锗圆柱在二氧化硅背景中形成三角晶格周期排列,PC1中去除了7行晶格并引入耦合腔结构,晶格常数a1=800 nm,r1b=0.256μm,r1s=0.05μm;PC2为二氧化硅圆柱在锗背景中形成三角晶格周期排列,PC2中去除了13行晶格引入光波导结构,晶格常数a2=835 nm,r2=0.334μm。异质结界面与光波入射方向夹角为60°。在光通信中心波长1550 nm处,圆偏振态下正向透射率为0.88,透射对比度为0.97。在1000 nm～2000 nm范围内,圆偏振态下正向透射率达0.76以上和透射对比度达0.87以上。
梁吴艳[5]（2019）在《基于磁性光子晶体的宽频带低损耗光环行器的设计与研究》文中提出人工材料光子晶体具有良好的光学调制特性,不同介电性质的材料周期性分布,导致光子能带中出现光子带隙。在完美的光子晶体结构中引入缺陷可以实现光波导和光的局域特性,是光子晶体得以广泛研究和应用的主要原因。本文结合光子晶体的上述特性和磁性材料的旋磁特性,设计并分析了具有光环行传输的环行器结构。通过对光子晶体和磁性材料进行结构优化实现具有较宽环行传输带宽、低插入损耗和高隔离度的环形特性。应用有限元法对该环行器进行结构设计和光学特性分析,同时结合光学分析软件进行相应的能带特性分析。本文设计环形器性能指标标准:插入损耗低于0.5dB,隔离度高于10dB。本文工作具体分为以下几个方面:根据在雷达和微波多路通信系统中的应用不同可分为三端口和四端口环行器,首先设计和分析基于硅二维光子晶体的三端口Y型磁性光子晶体环行器,三分支波导Y字型分布,中心交汇处配置旋磁材料铁氧体柱（YIG）,针对该铁氧体柱的界面结构进行优化设计和分析圆形、正三角形和星形三种情况。具有圆形截面YIG柱的环行结构。圆形截面的YIG柱环形结构的环行特性较差,透射率过低,插入损耗过高,而隔离度过低,均不满足设计的要求。具有三角形横截面的YIG柱环行结构。与圆形截面的相比,透射谱、插入损耗和隔离度都有所提高,但环行带宽过窄。进一步优化YIG结构,设计了星形截面的YIG柱的环形结构。具有星形截面的YIG柱体Y型三端口环行器的三个端口分别在4197197GHz.GHz、251995198GHz.GHz.和196194GHzGHz三个频段内可实现稳定的顺时针单向环行传输,隔离度分别大于14dB可达18dB、大于12dB且可达22dB,大于14dB且高达24dB;插入损耗均小于0.5dB、0.3dB和0.18dB。这一结果相比于前两种结构有明显改善,实现了三个端口在一定频带内、插入损耗很低且隔离度也很高的环行传输,达到并超过设计要求,即实现了三端口宽传输带宽、低损耗和高隔离度的环形器结构。为满足多路通信系统扩充通信路数的应用需求,接下来在三端口Y型环行器研究的基础上进行四端口十字型环行器的设计和分析。四端口环行器基体光子晶体的介质柱材料仍然选用Si。设计十字型配置的四分支波导,波导交汇处配置正方形旋磁材料YIG柱。文中对四个波导之间的耦合柱剖面结构进行优化设计,方案有四种,仿真结果显示具有等腰三角形截面耦合柱的四端口环行器具有最优的环行特性,而等腰三角形截面的耦合柱同时起到了降低结构反射、提高波导之间耦合效率和环行特性的作用,使得该结构能够实现四个频段内稳定的顺时针单向环行传输,四个端口的环行性能分别如下:在Hz.2208217GHzG内两个隔离端口的隔离度均高于10dB且分别可达14dB和32dB,插入损耗均小于0.45dB;在Hz.2002199GHzG内两个隔离端口的隔离度均高于10dB且分别可达12.5dB和20.5dB,插入损耗小于0.5dB;在220219GHzGHz内两个隔离端口的隔离度均高于10dB且分别可达24dB和25dB,插入损耗小于0.19dB;在Hz.2004197GHzG内两个隔离端口的隔离度均高于10dB且分别可达12.5dB和16dB,插入损耗小于0.5dB低至0.2dB。经过优化后的四端口环形器具有良好的额环行特性,实现了在一定的频带内、插入损耗很低且隔离度很高的环行单向传输。基于磁性光子晶体的环行器具有良好的环行传输特性,在未来的多路通信系统集成电路中可能会得到广泛应用。
高晓霞[6]（2019）在《复式晶格声子晶体的异常传播特性研究》文中指出声子晶体是一种新型人工复合材料,能够灵活调控声波、弹性波和表面波的传播,在声屏障、声波导和声透镜等声学器件方面有重要的应用价值。近年来,利用声子晶体的通带性质调控声波的传输,可以产生异常的波动现象,如高分辨率成像、隐身及非对称传输等。因此,本文针对复式晶格声子晶体通带中的声波传播行为,展开数值计算与仿真模拟研究,探索其新颖的波动性质与现象,主要研究工作如下:1.基于有限元方法,数值计算复式晶格声子晶体的能带结构与等频率曲线,进一步模拟声波在晶体中的传播行为,分析波动蕴含的物理机理。2.根据复式晶格声子晶体的能带结构与等频率曲线,分析声波实现负折射的条件,构造声子晶体平板透镜,探索其点源成像性质。研究结果表明:在相同的归一化半径下,（44）晶格、（4.82）晶格、（32.4.3.4）晶格和（33.42）晶格声子晶体均存在负折射现象;在平板透镜的点源成像中,（44）晶格和（32.4.3.4）晶格能够获得较高声压幅值的成像,（4.82）晶格和（33.42）晶格可以实现亚波长成像,且成像分辨率突破衍射极限,显示出这两种复式晶格声透镜在工程领域的应用前景。3.提出一种声波对称传输的梯度声子晶体,其梯度折射率为双曲正割函数。通过合理设计折射率的分布及结构组成,可以灵活调控声波的传输,并实现自聚焦、隐身与调节波束宽度等效应。4.提出一种复式梯度声子晶体,其打破结构的空间反演对称性,可以实现声波的非对称传输。通过设计单胞中两个散射体的偏转角和旋转梯度,实现声波从不同方向入射时的波束分离与聚焦现象,达到非对称传输效果。5.针对复式梯度声子晶体,研究了结构偏转角、旋转梯度角和层数对声波非对称传输的影响,分析了波束分离和聚焦的一般规律,为设计非对称传输的声学器件提供理论依据。
何柳[7]（2019）在《二维光子晶体单向边界模式传输特性及其应用研究》文中认为近年来,光子晶体单向边界模式的传输特性及其应用研究受到许多科研工作者的青睐。本文主要研究了基于量子霍尔效应下光子晶体中电磁波的单向边界模式。利用磁光光子晶体的波导非互易特性,提出了边界模式耦合模型,实现具有传输特性的单向空气波导。同时利用波导-腔相互作用,构建了可调控光子能量的环形器。另外,提出了一种全介质拓扑光子晶体结构,实现了稳定传输的单向螺旋边界态等。主要的研究内容如下:（1）在外加偏置磁场条件下,打破磁光光子晶体系统的时间反演对称性,实现二维磁光光子晶体的单向边界模式。基于边界模式耦合理论,依据单向边界模式的抗背向散射和对表面缺陷免疫等特性,提出了两种不同晶格结构的单向边界模式耦合模型。一种是用三角晶格二维磁光光子晶体构建的单向边界模式的耦合模型,可获得超大带宽、损耗小、单模传输的单向空气波导。该单向空气波导是通过在模型的上、下部分外加相反方向磁场,获得相同方向传输的群速度而得到的。研究了线缺陷波导宽度对上、下单向边界模式耦合效应的影响,计算了该模型沿波矢kx方向投影的光子能带色散曲线。另外,采用S参数法研究单向空气波导的传输特性,计算单向空气的传输能量损耗、最佳工作带宽和工作频率,以及不同光器件相应的工作频率等参数。另一种是基于蜂窝状磁光光子晶体的边界模式耦合结构,可获得一种能量集中、损耗小、稳定性好、非互易性强和多模传输的单向空气波导。基于完全自导性边界模式进行耦合分析,表明这种结构的单向空气波导边界模式具有单向自导性,传输稳定好,损耗几乎为零。（2）基于波导-腔相互作用,提出用普通光子晶体和磁光光子晶体构建一种双单向边界旋转态腔与线缺陷波导耦合模型。采用有限元方法计算光子晶体的光子带隙、单向空气波导的色散曲线以及波导-腔体相互作用的色散曲线,系统地分析色散曲线之间的关系,通过仿真模拟观察波导-腔体共振现象,利用外加磁场方向可控制单向边界模式的传输方向,设计一种可实现光子能量动态存储与释放的复合结构。（3）基于类石墨烯C6v结构的拓扑光子晶体的拓扑性质,如拓扑相不变、拓扑对称性等,理论阐明了光子的赝时间反演对称性与电子系统中的类似。在不改变C6v结构的对称性情况下,通过压缩或扩大类石墨烯晶格单胞的比例,实现第一布里渊区中心（38）点处二重简并Dirac锥打开,实现能带分离、模式反转。探究拓扑光子晶体结构参数,如晶格常数、材料介电常数、介质柱半径,形变比例等参数对狄拉克锥分离程度的影响,并提出一个在赝时间反转对称性系统下支持稳定传输的单向螺旋边界态的二维拓扑光子晶体结构。获得大带宽、受拓扑保护、抗缺陷和散射的稳定传输的单向螺旋边界态,其传播方向由光子的自旋轨道角动量控制。此外,验证了单向螺旋边界态在Z字形通道、缺陷、急弯等情况下的可调性与稳定性。
段亚丽[8]（2018）在《基于光子晶体波导和腔耦合的光单向传输结构的设计与性能分析》文中研究指明在光通信系统中,为了确保光学系统的稳定以及避免反射光对有源器件正常工作的影响,在光路中设置光波单向传输器是很有必要的。光子晶体是一种由不同介电常数的材料在空间中周期排列而成的人工材料,具有光子禁带和光子局域特性,可用于制备光单向传输结构。目前的方法是在光子晶体中加入非线性材料或磁性材料形成光子晶体单向传输器件,利用非线性材料的非线性效应或者磁性材料的旋光效应来实现单向性的。但是前者需要高功率的入射光产生非线性效应,后者需要外界磁场的作用实现旋光,在实际应用中两种方法都不是很便利。为避免以上两点,本文从破坏光传输路径的空间对称性出发,利用模式的匹配性来设计、研究光的单向传输结构,并根据单向传输特性对结构进行优化。运用COMSOL和Rsoft软件进行结构的仿真设计和光学调制特性的分析。按照结构中高介电常数区域的分布可将光子晶体分为柱型和孔型。本文首先对柱型光子晶体分别按照正方格子和三角格子进行光单向传输结构设计与分析,介质柱为硅,背景材料为空气。然后对孔型三角格子光子晶体的光单向传输结构进行设计和分析。基于柱型正方格子光子晶体的光单向传输结构所选用的晶格常数a=631.7nm,介质柱半径r=0.2*a,通过仿真得到其光子带隙为0.287-0.420（a/λ）,即136.2-199.4THz,设计的单向传输中心波长为通信波长1.55μm。在结构中沿ΓX方向移除一排介质柱形成W1波导,沿XM方向移除两排柱子形成W2波导,在完美光子晶体的中心移除两个柱子由一个半径为0.19*a的小柱代替,得到一个谐振腔,通过谐振腔将两个波导耦合连接。谐振腔模式和邻近的波导模式之间是否匹配决定了腔和波导是否耦合,进而决定光波是否导通,从而实现光的单向传输。最后通过优化腔的结构,腔和波导之间的耦合区结构以及波导的结构,得出最优的光单向传输结构。当偶模式的入射光在该结构的W1→腔→W2光路上传输时,由于腔模式和两侧的波导模式均匹配,光路导通,基于柱型正方格子的光单向传输结构的正向传输率约为0.969,而同样模式的光在逆向W2→腔→W1光路上,由于W2内传播的光模式和腔模式不匹配,光波无法耦合到腔中,透射效率几乎为0。基于柱型三角格子光子晶体的光单向传输结构选取的晶格常数a=656nm,介质柱半径r=0.2*a,相应的光子带隙为0.278-0.449（a/λ）即127.1-205.3THz,最终得到在193.5THz处透射率达到约0.582。对于反向入射的偶模式光在180THz到200THz的频率范围内,透射率低于0.1%,单向性不如基于柱型正方格子的光单向传输结构。上述结果表明,柱型正方格子光子晶体的光单向传输结构实现了很好的单向性,但柱型结构在大应力下易碎,且制造工艺要求较高,这会大大增加生产成本。而孔型光子晶体结构在上述两方面都具有一定的优势。孔型结构仍以硅作为介质材料,孔内介质为空气。基于三角格子孔型光子晶体的光单向传输结构的晶格常数a=439.1nm,小孔半径r=0.36*a,带隙范围为0.229-0.347（a/λ）即156.4-237.1THz。通过去除一排空气孔构建W1波导,正交方向上相邻两排交替去除一个和两个空气孔构建W2波导,直接去除一个小孔作为谐振腔,同时将腔内左右两个空气孔各向外移动0.2*a。通过仿真得到该结构正向的透射率达到了0.904,反向基本不通过,实现了很好的单向性。基于光子晶体的光单向传输结构具有良好的单向性,在未来的全光集成电路中有可能得到广泛应用。
陶尚彬[9]（2017）在《基于二维光子晶体的高灵敏度压力传感器的设计与研究》文中研究表明光子晶体是一种介电常数呈周期性排列的人造光学结构。与半导体材料控制电子一样,光子晶体可以用来调控光子的传输,故又称为光半导体。光子晶体最重要的特征是具有光子带隙,通过在完美的光子晶体结构中引入缺陷,还可以实现光波导和光子局域等特性。本文通过在完美光子晶体结构中同时引入点缺陷和线缺陷实现窄带滤波器功能,应用COMSOL Muitiphysics 5.0对该滤波器进行结构设计和光学特性分析,同时结合Rsoft2013进行相应的能带特性分析。在此基础上,分析窄带滤波器在压应力作用下的光学特性,发现滤波器的模式会随着压应力的增加而发生红移,且红移量与施加的压应力之间具有线性关系,因此这种结构可以用于设计压力传感器。本文工作具体分为以下几个方面:根据高介电常数区域的分布可分为柱型和孔型。首先对柱型光子晶体压力传感器进行设计与分析,柱子所采用的介质为GaAs,背景材料为空气。根据晶格类型又分为分正方格子和三角格子两种情况。柱型正方格子光子晶体压力传感器所选用的晶格常数a=580nm,介质柱半径r=130nm,通过仿真得到其光子带隙为0.265-0.388（a/λ）,在结构中去除了两排柱子构建光子晶体波导,将耦合区域的一个介质柱半径缩小为0.3r构成纳米谐振腔,通过对结构的不断优化,品质因子达到31257,灵敏度为8.7nm/GPa。柱型三角格子光子晶体压力传感器中选取的晶格常数a=540nm,柱子半径r=130nm,相应的光子带隙为0.251-0.398（a/λ）,同样在结构中去除了两排柱子以构建光子晶体波导,而纳米谐振腔的结构与之前不同,去掉了一个介质柱的同时在其中加入了两个半径为0.3r的小介质柱,最终得到的传感器品质因子为1500,灵敏度为13.9nm/GPa,虽然品质因子较正方格子结构有下降,但灵敏度的提升更为明显。上述结果表明,柱型光子晶体压力传感器虽然具有较高的灵敏度,但柱型结构在大应力下易碎,且制造工艺要求较高,这会大大增加生产成本。而孔型光子晶体结构在上述方面具有一定的优势。孔型结构衬底材料仍然选用GaAs,孔介质为空气。同样针对正方格子和三角格子分别进行讨论。正方格子光子晶体压力传感器的晶格常数a=450nm,孔半径r=0.34a,其光子带隙为0.340-0.374（a/λ）,在结构中去除一些空气孔来构建波导,为了降低生产成本,直接去除一个小孔作为纳米谐振腔,通过仿真分析得到其品质因子4579,灵敏度为13.6nm/GPa,两个性能参数都达到了较高的水准。孔型三角格子压力传感器选取晶格常数a=360nm,孔半径r=0.36a,其光子带隙为0.225-0.345（a/λ）,构建波导的方法与上面相同,通过对小孔位置的移动来构建纳米谐振腔,这在一定程度上降低了生产难度,也为结构优化留有一定的自由度。孔型三角格子光子晶体压力传感器是四种结构中性能最优,也最易于生产制造的,其品质因子达到了37688,传感器灵敏度达到了14.7nm/GPa。
王媛媛[10]（2016）在《基于光子晶体的窄带滤波器结构设计与性能分析》文中研究指明滤波器是一种在通信领域中可用来消除干扰的器件,能够对特定的频点或者该频点以外的频率进行有效地滤除。目前,市场上应用最多的是由晶体谐振器组成的晶体滤波器,与早期的LC谐振回路构成的滤波器相比,虽然晶体滤波器在频率选择性、频率稳定性以及损耗等方面都得到了优越发展,但是仍然不能满足未来对高集成度高速率的信号处理的要求。针对这些不足,我们设计了基于光子晶体的滤波器结构。光子晶体最主要的特性是具有光子晶体带隙,在光子晶体中引入点缺陷或线缺陷的时候,缺陷两侧的光子晶体类似于反射墙,使具有缺陷的光子晶体具有低损耗,高透射率等优点。此外,光子晶体结构设计灵活,体积小,速度快,光子晶体滤波器的发展前景可观。本文运用COMSOL Multiphysics4.3b软件分别设计并研究了基于二维光子晶体的用于1.5um红外光通信的窄带滤波器,尺寸为8um*8um,采用正方格子以及三角格子两种结构,两种结构均是以空气中介质柱的形式呈现,介质柱采用介电常数为11.4的硅材料。本文以TM模式的电磁波为研究对象,首先利用COMSOL Multiphysics4.3b内置的S参数分析了两种晶格结构的完美光子晶体的反射与透射特性,确定了完美光子晶体的带隙范围,并详细研究了晶格常数,介质柱半径,介电常数等各种结构参数值的改变对带隙范围的影响,对上述结构参数进行了优化,将优化结果用于后续的窄带滤波器的设计。窄带滤波器由微腔和波导两部分构成。微腔是在完美光子晶体结构的中心位置去掉一个Si介质柱引入一个点缺陷而形成的；波导则是分别在微腔的右上方以及左下方同时引入两个线缺陷而形成的,通过微腔与波导之间的耦合作用从而实现电磁波从入口到出口的滤波过程。微腔和波导的结构参数如晶格常数、Si介质柱半径、波导长度（即反射器中Si介质柱的数量）等对窄带滤波器的共振频率、透射系数和品质因子等特性都有影响,因此,论文中分别对微腔和波导的上述结构参数进行了优化。本文设计的目的是用于1.5um红外光通信,窄带滤波器的共振频率应为2e14Hz。对于基于正方格子光子晶体的窄带滤波器,当共振频率为2e14Hz时,优化的结构参数分别为：晶格常数a1’=0.6384um,介质柱半径r1’=0.1159*a1’,介电常数ε1’=11.4,反射器中介质柱的数量N1=7,反射器中介质柱的半径rr1=1.5*r1’,滤波器的尺寸S1=13*13（13为滤波器在x、y方向上介质柱的个数）,其透射系数为0.953,品质因子为1330；对于基于三角格子光子晶体的窄带滤波器,当共振频率为2e14Hz时,优化的结构参数分别为：晶格常数a2’=0.6518um,介质柱半径r2’=0.1316*a2’,介电常数ε2’=11.4,反射器中介质柱的数量N2=6,反射器中介质柱的半径rr2=0.6*r2’,滤波器的尺寸S2=11*12*13（11、12分别为三角格子滤波器中偶数行、奇数行中介质柱的数量,13为v方向上介质柱的数量）,其透射系数为0.87,品质因子为1428。本文设计的窄带滤波器共振频率在2e14Hz处,尺寸在微米量级,易于集成,为红外光通信以及大型光学集成电路的研究提供了一定的理论依据。
二、三角格子式二维光子晶体的光子带结构研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、三角格子式二维光子晶体的光子带结构研究（论文提纲范文）
（1）光子晶体平板波导设计及慢光特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 光子晶体概述 |
| 1.2.1 光子晶体概念 |
| 1.2.2 光子晶体基本特性 |
| 1.2.3 光子晶体的应用 |
| 1.2.4 光子晶体制备方法 |
| 1.3 光子晶体波导及其慢光特性的国内外研究动态 |
| 1.4 本论文主要内容 |
| 2 光子晶体理论及慢光特性研究 |
| 2.1 光子晶体结构及晶格 |
| 2.2 数值分析方法 |
| 2.2.1 平面波展开法 |
| 2.2.2 时域有限差分法 |
| 2.3 光子晶体波导 |
| 2.3.1 二维平板光子晶体波导 |
| 2.3.2 光子晶体槽波导 |
| 2.4 慢光技术 |
| 2.4.1 慢光基本概念 |
| 2.4.2 慢光生成技术 |
| 2.4.3 光子晶体慢光机制 |
| 2.5 仿真工具 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 光子晶体平板结构设计 |
| 3.1 硅光子晶体平板结构的设计 |
| 3.1.1 晶格类型的确定 |
| 3.1.2 空气孔半径和平板厚度的确定 |
| 3.2 硅光子晶体平板结构带隙分析 |
| 3.3 完整光子晶体平板结构模式分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 光子晶体线缺陷波导结构设计及慢光特性研究 |
| 4.1 光子晶体线缺陷波导结构设计 |
| 4.2 缺陷光子晶体结构模式分析 |
| 4.3 光子晶体线缺陷波导结构的慢光特性研究 |
| 4.3.1 缺陷两侧空气孔半径对群速度的影响 |
| 4.3.2 缺陷两侧空气孔偏移量对群速度的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 光子晶体槽波导结构设计及慢光特性研究 |
| 5.1 光子晶体槽波导结构设计 |
| 5.2 光子晶体槽缺陷波导的慢光特性研究 |
| 5.2.1 槽缺陷两侧空气孔半径对群速度的影响 |
| 5.2.2 槽缺陷宽度对群速度的影响 |
| 5.2.3 槽缺陷两侧空气孔偏移量对群速度的影响 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（2）考虑温度影响的砷化镓二维光子晶体压力传感结构的设计与研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景及意义 |
| 1.2 光子晶体传感的研究现状 |
| 1.3 光子晶体传感结构的基本研究方法 |
| 1.3.1 平面波展开法 |
| 1.3.2 有限元法 |
| 1.3.3 传输矩阵法 |
| 1.3.4 时域有限差分法 |
| 1.4 光子晶体制备工艺 |
| 1.4.1 精密机械钻孔法 |
| 1.4.2 交替沉膜法 |
| 1.4.3 半导体制造法 |
| 1.4.4 光学方法 |
| 1.5 论文结构安排 |
| 第二章 基于砷化镓的二维光子晶体传感结构的设计与分析 |
| 2.1 基于砷化镓的二维光子晶体传感结构的研究理论 |
| 2.1.1 光子晶体压力传感结构的研究理论 |
| 2.1.2 光子晶体温度传感结构的研究理论 |
| 2.2 光子晶体光子带隙及缺陷态分析 |
| 2.3 光子晶体压力传感结构的设计与分析 |
| 2.3.1 光子晶体压力传感的结构设计 |
| 2.3.2 光子晶体压力传感结构的性能分析 |
| 2.4 光子晶体温度传感结构的设计与分析 |
| 2.4.1 光子晶体温度传感的结构设计 |
| 2.4.2 光子晶体温度传感结构的性能分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 考虑温度影响的光子晶体压力传感结构的设计与分析 |
| 3.1 考虑温度影响的光子晶体压力传感结构的研究原理 |
| 3.2 光子晶体耦合模式理论 |
| 3.3 波导-微腔耦合模式对光子传输影响的研究 |
| 3.3.1 具有不同腔模式的压力传感结构模型的设计 |
| 3.3.2 耦合模式对单模式谐振波长的影响 |
| 3.3.3 对温度灵敏系数k、压力灵敏度S和品质因子Q的影响 |
| 3.3.4 耦合模式对极端温差下滤波波长差的影响 |
| 3.4 考虑温度影响的光子晶体压力传感结构的优化设计与分析 |
| 3.4.1 考虑温度影响的光子晶体压力传感的结构优化设计 |
| 3.4.2 考虑温度影响的光子晶体压力传感结构的优化分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 引入PDMS材料的压力传感结构的设计与分析 |
| 4.1 引入PDMS材料的压应变型压力传感结构的设计与分析 |
| 4.1.1 压应变型压力传感的结构设计 |
| 4.1.2 压应变型压力传感结构的性能分析 |
| 4.2 引入PDMS材料的拉伸应变型压力传感的结构设计和性能分析 |
| 4.2.1 Si悬臂梁的模型设计 |
| 4.2.2 拉伸应变型压力传感的结构设计 |
| 4.2.3 拉伸应变型压力传感结构的性能分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 全文小结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文 |
| 附录2 攻读硕士学位期间申请的专利 |
| 致谢 |
（3）1.3微米量子点带边模式光子晶体面发射激光器的理论研究与工艺制备（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 光子晶体概述 |
| 1.2.1 光子晶体简介 |
| 1.2.2 光子晶体类型 |
| 1.2.3 光子晶体研究方法 |
| 1.3 光子晶体特性 |
| 1.3.1 光子禁带 |
| 1.3.2 光子局域 |
| 1.3.3 Purcell效应 |
| 1.3.4 偏振特性 |
| 1.4 光子晶体应用 |
| 1.4.1 光子晶体波导 |
| 1.4.2 光子晶体光纤 |
| 1.4.3 微波天线 |
| 1.4.4 光子晶体超棱镜 |
| 1.4.5 光子晶体激光器 |
| 1.5 本论文主要工作 |
| 第2章 光子晶体带边模式激光器基础 |
| 2.1 带边模式光子晶体激光器基本原理 |
| 2.2 带边模式光子晶体面发射激光器研究进展 |
| 2.3 带边模式光子晶体激光器功率增强方法 |
| 2.3.1 垂直方向加入布拉格反射镜(DBR) |
| 2.3.2 非对称空气孔增强垂直辐射常数 |
| 2.3.3 双晶格光子晶体结构 |
| 2.3.4 耦合腔 |
| 2.3.5 引入拓扑光子晶体 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 光子晶体能带计算与测试 |
| 3.1 光子晶体能带计算 |
| 3.1.1 平面波展开法(Plane Wave Expansion Method,PWM) |
| 3.1.2 传输矩阵法(Transfer Matrix Methods,TMM) |
| 3.1.3 有限时域差分法 |
| 3.2 FDTD软件模拟 |
| 3.3 能带测试方法 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 光子晶体面发射激光器的制备 |
| 4.1 光子晶体面发射激光器制备工艺流程 |
| 4.2 电子束曝光 |
| 4.2.1 电子束曝光简介 |
| 4.2.2 电子束曝光光刻胶与掩膜制备工艺 |
| 4.2.3 电子束曝光设备的操作与相关问题 |
| 4.3 薄膜生长工艺 |
| 4.4 光刻工艺 |
| 4.5 刻蚀工艺 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 采用平带结构进行功率增强的PCSEL |
| 5.1 平带理论 |
| 5.1.1 完全平带 |
| 5.1.2 部分平带 |
| 5.2 平带增强功率原理 |
| 5.3 具有平带的耦合腔1.3μm量子点PCSEL测试 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结和展望 |
| 6.1 本论文主要完成工作 |
| 6.2 在学期间所取得的主要成果和创新工作 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（4）波导型光子晶体异质结构光波单向传输研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光子晶体的基本概念 |
| 1.2 光子晶体的特性 |
| 1.2.1 光子带隙 |
| 1.2.2 光子局域 |
| 1.3 光子晶体的理论研究方法 |
| 1.3.1 平面波展开法 |
| 1.3.2 时域有限差分法 |
| 1.4 光子晶体的制备方法 |
| 1.4.1 化学气相沉积法 |
| 1.4.2 光刻法 |
| 1.5 光子晶体的应用 |
| 1.6 本文的主要工作 |
| 第二章 全光二极管的理论研究 |
| 2.1 全光二极管的研究现状 |
| 2.2 全光二极管的设计原理 |
| 第三章 具有完整带隙的波导型光子晶体光波单向传输 |
| 3.1 建立波导型光子晶体异质结构模型 |
| 3.2 波导型光子晶体异质结构的能带图的理论分析 |
| 3.3 传输性能的研究以及结构的优化 |
| 3.3.1 不同波导宽度Ph C1(d1)和Ph C2(d2)的优化 |
| 3.3.2 两个波导的相对中心位置(ΔL)的优化 |
| 3.3.3 光波单向传输的性能研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 宽频带单向高透射的波导型光子晶体异质结构 |
| 4.1 异质结构模型的建立 |
| 4.2 传输性能的的理论分析 |
| 4.3 结构优化以及传输特性研究 |
| 4.3.1 缺陷型波导结构优化 |
| 4.3.2 单向传输性能的研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 波导型结构的圆偏振光波单向传输 |
| 5.1 耦合腔波导异质结构模型的建立 |
| 5.2 能带图的理论分析 |
| 5.3 圆偏振光在二维耦合腔波导异质结构中的传输性能 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
（5）基于磁性光子晶体的宽频带低损耗光环行器的设计与研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景及意义 |
| 1.2 基于磁性光子晶体环行器的研究现状 |
| 1.3 基于磁性光子晶体的基本理论研究方法 |
| 1.3.1 光子晶体的数值分析方法 |
| 1.3.2 磁性材料的基础理论 |
| 1.4 光子晶体的制备技术及应用 |
| 1.5 论文结构安排 |
| 第二章 二维光子晶体能带和缺陷分析 |
| 2.1 二维完美光子晶体的能带分析 |
| 2.1.1 二维方格子光子晶体的光子能带结构分析 |
| 2.1.2 二维三角格子光子晶体的光子带结构分析 |
| 2.2 光子晶体缺陷模式分析 |
| 2.2.1 二维方格子光子晶体缺陷模式 |
| 2.2.2 二维三角格子光子晶体缺陷模式 |
| 2.3 磁性光子晶体结构非互易性传输结构分析 |
| 2.4 本章小节 |
| 第三章 基于2D-MPCs的Y型三端口光环行结构设计与分析 |
| 3.1 2D-MPCs三端口环行器的设计 |
| 3.1.1 圆形截面YIG柱2D-MPCs三端口环行器的结构设计与分析 |
| 3.1.2 三角形截面YIG柱2D-MPCs三端口环行器设计与分析 |
| 3.1.3 具有星形截面YIG柱的2D-MPCs三端口环行器的结构设计 |
| 3.2 具有星形截面YIG柱2D-MPCs三端口环行器结构参数研究 |
| 3.2.1 晶格常数a和介质柱半径r对环行器性能的影响 |
| 3.2.2 星形YIG柱参数r0和r1的影响 |
| 3.3 2D-MPCs三端口环行器的仿真结果分析 |
| 3.4 本章小节 |
| 第四章 基于2D-MPCs的十字型四端口环行器的设计与分析 |
| 4.1 2D-MPCs四端口环行器的设计 |
| 4.1.1 2D-MPCs四端口环行器的结构设计与分析 |
| 4.1.2 具有三角形截面耦合柱正方形YIG柱2D-MPCs四端口环行器的结构设计 |
| 4.2 三角形截面耦合柱的2D-MPCs四端口环行器的结构参数研究 |
| 4.2.1 晶格常数d1和介质柱半径d2的影响 |
| 4.2.2 等腰三角形介质柱边长d3的影响 |
| 4.2.3 正方形缺陷介质柱边长d4的影响 |
| 4.2.4 波导宽度d5的影响 |
| 4.3 具有三角形截面耦合柱2D-MPCs的四端口环行器的仿真结果 |
| 4.4 本章小节 |
| 第五章 总结和展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文 |
| 附录2 攻读硕士学位期间申请的专利 |
| 致谢 |
（6）复式晶格声子晶体的异常传播特性研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 声子晶体的基本概念 |
| 1.3 声子晶体的研究现状 |
| 1.3.1 复式晶格声子晶体 |
| 1.3.2 梯度声子晶体 |
| 1.4 本文的研究目的与内容 |
| 1.4.1 本文的研究目的 |
| 1.4.2 本文的研究内容 |
| 2 基于有限元方法的声子晶体的数值计算 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 声子晶体的基本理论 |
| 2.3 声子晶体的计算方法 |
| 2.4 声子晶体的数值计算 |
| 2.4.1 能带结构的计算 |
| 2.4.2 等频率曲线的计算 |
| 2.4.3 声场频域的计算 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 复式晶格声子晶体的负折射与聚焦现象 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 复式晶格声子晶体的能带结构 |
| 3.3 复式晶格声子晶体的高斯波束模拟 |
| 3.4 复式晶格声子晶体的点源模拟 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 复式梯度声子晶体的非对称传输 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 梯度声子晶体的对称传输 |
| 4.3 复式梯度声子晶体的设计方案 |
| 4.4 复式梯度声子晶体的非对称传输 |
| 4.4.1 偏转角对非对称传输的影响 |
| 4.4.2 层数对非对称传输的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（7）二维光子晶体单向边界模式传输特性及其应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光子晶体 |
| 1.2.1 光子晶体简介 |
| 1.2.2 特性、分类及计算方法 |
| 1.3 磁光光子晶体 |
| 1.3.1 磁光光子晶体及时间反演对称性破缺 |
| 1.3.2 磁光效应 |
| 1.4 拓扑光子晶体 |
| 1.5 光子晶体的研究现状 |
| 1.6 本文的研究意义及结构安排 |
| 1.6.1 研究意义 |
| 1.6.2 结构安排 |
| 第二章 磁光光子晶体的研究方法 |
| 2.1 麦克斯韦方程 |
| 2.2 用于磁光光子晶体的平面波展开法 |
| 2.3 磁光光子晶体的能带计算 |
| 2.3.1 倒格矢空间 |
| 2.3.2 计算磁光光子晶体能带实例 |
| 2.4 有限元分析法 |
| 2.4.1 有限元法简介 |
| 2.4.2 仿真模拟 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 空气波导单向边界模式耦合特性的研究 |
| 3.1 基于三角晶格构建超大工作带宽的单向空气波导 |
| 3.1.1 三角晶格磁光光子晶体结构模型 |
| 3.1.2 单向空气波导的耦合模式分析 |
| 3.1.3 小结 |
| 3.2 基于自导性边界模式的单向空气波导 |
| 3.2.1 自导性单行空气波导模型 |
| 3.2.2 自导性单行空气波导耦合模式分析 |
| 3.2.3 自导性单行空气波导稳定性分析 |
| 3.2.4 小结 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 磁光光子晶体波导与双谐振腔耦合特性的研究 |
| 4.1 波导与双谐振腔构模型 |
| 4.2 结构模型能带的分析 |
| 4.3 共振模式的研究与分析 |
| 4.4 光子能量存储与释放 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 拓扑全介质光子晶体螺旋边界态的研究 |
| 5.1 全介质拓扑光子晶体 |
| 5.2 能带分离和模式反转 |
| 5.3 能带分离程度分析 |
| 5.4 单向螺旋边界态 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文 |
（8）基于光子晶体波导和腔耦合的光单向传输结构的设计与性能分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景及意义 |
| 1.2 光单向传输结构的研究现状 |
| 1.3 光子晶体的基本理论研究方法 |
| 1.3.1 平面波展开法 |
| 1.3.2 传输矩阵法 |
| 1.3.3 时域有限差分法 |
| 1.3.4 有限元法 |
| 1.4 光子晶体的制备技术 |
| 1.4.1 机械打孔法 |
| 1.4.2 半导体工艺法 |
| 1.4.3 微细加工法 |
| 1.4.4 胶体自组装法 |
| 1.5 论文结构安排 |
| 第二章 二维光子晶体中的缺陷模式分析 |
| 2.1 完美二维光子晶体的结构介绍和能带分析 |
| 2.1.1 柱型正方格子完美光子晶体的结构介绍和能带分析 |
| 2.1.2 柱型三角格子完美光子晶体的结构介绍和能带分析 |
| 2.1.3 孔型正方格子完美光子晶体的结构介绍和能带分析 |
| 2.1.4 孔型三角格子完美光子晶体的结构介绍和能带分析 |
| 2.2 基于二维光子晶体的波导结构设计与模式分析 |
| 2.3 基于二维光子晶体的腔结构设计与模式分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 柱型光单向传输结构的设计与分析 |
| 3.1 正方格子柱型光单向传输结构设计与分析 |
| 3.1.1 光子晶体能带分析 |
| 3.1.2 波导和腔的设计 |
| 3.1.3 二维光子晶体结构的仿真结果和分析 |
| 3.1.4 正方格子柱型光单向传输结构的渐变型波导设计与分析 |
| 3.2 三角格子柱型光单向传输结构设计与分析 |
| 3.2.1 光子晶体能带分析 |
| 3.2.2 波导和腔的设计 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 孔型光单向传输结构的设计与分析 |
| 4.1 三角格子孔型光单向传输结构设计与分析 |
| 4.1.1 光子晶体能带分析 |
| 4.1.2 波导和腔的设计 |
| 4.1.3 二维三角格子孔型光子晶体单向传输结构的仿真结果和分析 |
| 4.2 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文 |
| 致谢 |
（9）基于二维光子晶体的高灵敏度压力传感器的设计与研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景及意义 |
| 1.2 光子晶体传感器国内外研究现状 |
| 1.3 论文结构安排 |
| 第二章 光子晶体压力传感器的基本理论 |
| 2.1 光子晶体的基本理论研究方法 |
| 2.1.1 平面波展开法 |
| 2.1.2 传输矩阵法 |
| 2.1.3 时域有限差分法 |
| 2.1.4 有限元法 |
| 2.2 光子晶体压力传感器的理论研究方法 |
| 2.3 光子晶体制备工艺 |
| 2.3.1 精密机械加工法 |
| 2.3.2 交替沉膜法 |
| 2.3.3 半导体制造法 |
| 2.3.4 多光束干涉法 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 柱型光子晶体压力传感器的结构设计与分析 |
| 3.1 正方格子柱型光子晶体压力传感器的结构设计与分析 |
| 3.1.1 光子晶体能带分析 |
| 3.1.2 光子晶体缺陷模式分析 |
| 3.1.3 光子晶体压力传感器结构与性能分析 |
| 3.2 三角格子柱型光子晶体压力传感器的结构设计与分析 |
| 3.2.1 光子晶体能带分析 |
| 3.2.2 光子晶体缺陷模式分析 |
| 3.2.3 光子晶体压力传感器结构与性能分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 孔型光子晶体压力传感器的结构设计与分析 |
| 4.1 正方格子孔型光子晶体压力传感器的结构设计与分析 |
| 4.1.1 光子晶体能带分析 |
| 4.1.2 光子晶体缺陷模式分析 |
| 4.1.3 光子晶体压力传感器结构与性能分析 |
| 4.2 三角格子孔型光子晶体压力传感器结构设计与分析 |
| 4.2.1 光子晶体能带分析 |
| 4.2.2 光子晶体缺陷模式导分析 |
| 4.2.3 光子晶体压力传感器结构与性能分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 各类光子晶体压力传感器性能比较 |
| 5.1 窄带滤波型光子晶体压力传感器 |
| 5.1.1 光子晶体窄带滤波器基本原理 |
| 5.1.2 窄带滤波型光子晶体压力传感器性能比较 |
| 5.2 其他类型的光子晶体压力传感器 |
| 5.2.1 带阻型光子晶体压力传感器 |
| 5.2.2 形变型光子晶体压力传感器 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文小结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文 |
| 附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目 |
| 致谢 |
（10）基于光子晶体的窄带滤波器结构设计与性能分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 光子晶体的概念、分类及性质 |
| 1.3 光子晶体的数值计算方法 |
| 1.3.1 平面波展开法 |
| 1.3.2 时域有限差分法(FDTD) |
| 1.3.3 有限元法(FEM) |
| 1.4 光子晶体的应用与研究现状 |
| 1.4.1 光子晶体的应用 |
| 1.4.2 光子晶体及光子晶体滤波器的研究现状 |
| 1.5 光子晶体的制备技术 |
| 1.6 本文的工作及结构安排 |
| 第二章 完美光子晶体的结构介绍和特性分析 |
| 2.1 完美光子晶体的结构介绍 |
| 2.1.1 正方格子完美光子晶体的结构 |
| 2.1.2 三角格子完美光子晶体的结构 |
| 2.2 完美光子晶体的特性分析 |
| 2.2.1 完美光子晶体的反射谱和透射谱 |
| 2.2.2 晶格常数和介质柱半径对带隙的影响 |
| 2.2.3 介质柱的介电常数对带隙的影响 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 基于正方格子二维光子晶体的窄带滤波器 |
| 3.1 正方格子窄带滤波器的设计 |
| 3.1.1 正方格子窄带滤波器的结构设计 |
| 3.1.2 方格子窄带滤波器的参数选择 |
| 3.2 正方格子窄带滤波器的仿真结果 |
| 3.3 方格子窄带滤波器的结构参数研究 |
| 3.3.1 晶格常数a_1~'和介质柱半径r__~'的影响 |
| 3.3.2 介质柱的介电常数ε_1~'的影响 |
| 3.3.3 反射器中介质柱的数量N_1和半径rr_1的影响 |
| 3.3.4 方格子窄带滤波器的尺寸S_1的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于三角格子二维光子晶体的窄带滤波器 |
| 4.1 三角格子窄带滤波器的设计 |
| 4.1.1 三角格子窄带滤波器的结构设计 |
| 4.1.2 三角格子窄带滤波器的参数选择 |
| 4.2 三角格子窄带滤波器的仿真结果 |
| 4.3 三角格子窄带滤波器的结构参数研究 |
| 4.3.1 晶格常数a_2~'和介质柱半径r_2~'的影响 |
| 4.3.2 介质柱的介电常数ε_2~'的影响 |
| 4.3.3 反射器中介质柱的数量N_2和半径rr_2的影响 |
| 4.3.4 三角格子窄带滤波器的尺寸S_2的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文 |
| 附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目 |
| 致谢 |
四、三角格子式二维光子晶体的光子带结构研究（论文参考文献）
- [1]光子晶体平板波导设计及慢光特性研究[D]. 郝蕙莹. 大连理工大学, 2021(01)
- [2]考虑温度影响的砷化镓二维光子晶体压力传感结构的设计与研究[D]. 夏雨. 南京邮电大学, 2020(02)
- [3]1.3微米量子点带边模式光子晶体面发射激光器的理论研究与工艺制备[D]. 陆寰宇. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所), 2020(08)
- [4]波导型光子晶体异质结构光波单向传输研究[D]. 张琦. 太原理工大学, 2020
- [5]基于磁性光子晶体的宽频带低损耗光环行器的设计与研究[D]. 梁吴艳. 南京邮电大学, 2019(03)
- [6]复式晶格声子晶体的异常传播特性研究[D]. 高晓霞. 北京交通大学, 2019(01)
- [7]二维光子晶体单向边界模式传输特性及其应用研究[D]. 何柳. 江苏大学, 2019(02)
- [8]基于光子晶体波导和腔耦合的光单向传输结构的设计与性能分析[D]. 段亚丽. 南京邮电大学, 2018(02)
- [9]基于二维光子晶体的高灵敏度压力传感器的设计与研究[D]. 陶尚彬. 南京邮电大学, 2017(02)
- [10]基于光子晶体的窄带滤波器结构设计与性能分析[D]. 王媛媛. 南京邮电大学, 2016(02)