手性介質二維波導結構的模式特性及偏振轉換.pdf

1、數(shù)據(jù)傳輸需求爆炸式發(fā)展,對以光子為載體的信息傳遞處理技術不斷提出更高的要求。目前看來,利用光的偏振傳遞信息已是未來發(fā)展的必然趨勢之一。手性材料具有旋光性,利用手性介質構造的光子結構可具有調控偏振的能力。因此,研究手性材料構成的光子結構功能器件,對光子偏振復用系統(tǒng)等未來發(fā)展方向具有重要的意義。
　　本文探究了一種利用手性介質調控平面光子結構內光波偏振態(tài)的可能方式。借助手性雙網(wǎng)格時域有限差分方法,重點討論了基于手性介質的平面平行光波導

2、及二維光子晶體結構內,光波的偏振模式特性。具體內容如下:
　　本文在比較了現(xiàn)有手性介質時域有限差分方法基礎上,確定了非色散二維雙網(wǎng)格FDTD方法作為后文研究復雜光子結構的工具。探討了所構建的雙網(wǎng)格FDTD方法遞推格式在時諧復數(shù)場假定下的適用范圍及合理性。提出并構造了匹配雙網(wǎng)格的疊加吸收邊界模型,考量了該方法的穩(wěn)定性及FDTD方法其他方面的公共要求。最終進行了編程實現(xiàn),并驗證了該方法的可靠性。
　　二維波導結構是各類平面光子結

3、構中共含的,最基本的單元。其對光波行為的約束,會體現(xiàn)到所有平面光子器件當中。本文對手性平面平行波導進行了嚴格的理論求解、分析及數(shù)值模擬。從本征模式疊加和偏振模式耦合兩個角度闡述了波導中的光波行為,提出了兩種理論的統(tǒng)一解釋,并進行了驗證。在此基礎上,設計了一種周期手性結構,實現(xiàn)了平面平行手性波導中TE、TM兩種偏振模式的相互間轉換。對該新型波導結構的相關參數(shù)、功能特性等進行了分析。
　　在平行平面手性波導分析的基礎上,提出了在結構相

4、對復雜、散射強烈的光子晶體中引入手性介質并實現(xiàn)偏振相關功能的設想。考察了光子晶體自準直光束在手性填充的高折射率光子晶體中的存在條件,及其偏振模式特性。討論了基于手性介質光子晶體的自準直光束所支持的TE、TM偏振分光的基本方式。設計了兩種間插填充手性介質的光子晶體模塊,數(shù)值仿真并驗證了手性光子晶體中偏振轉換功能的實現(xiàn)。
　　本文通過對手性平面平行波導導光與二維光子晶體自準直光束導光的研究,得到了―二維受限手性介質光子結構‖這一類物理