摘要
光子是以光速运行的粒子，具有更快的速度与更大的频宽，这使光子器件的运行速度和精度都有了很大地提高。光子晶体概念的提出，为光子器件的发展提供了一个更好的平台。一般情况下，光子晶体不可调谐。但对于可调光子晶体来说，它的光子带隙的宽度和位置可以通过改变光子晶体自身结构以及介电材料的性质改变。可调光子晶体已成为各个应用领域的研究热点方向。本文中通过改变光子晶体的自身结构来研究光子晶体的调谐性能，这对制备可调谐的光子晶体器件具有重要意义。
光子晶体谐振腔，相比传统的金属谐振腔，体积小，易于集成，品质因数高。除此之外，其品质因数和透射峰的位置可以通过改变光子晶体的结构进行调节。因此，光子晶体谐振腔的调谐性是一个值得研究的课题。
本论文使用FDTD Solutions仿真软件设计光子晶体谐振腔，研究光子晶体谐振腔的透射光谱并且计算了其品质因数。通过研究光子晶体谐振腔的透射光谱发现其透射峰值位于波长为1397nm处，峰值为0.822，计算得到其品质因数Q为266.11。本文通过改变光子晶体的晶体结构来研究其可调谐性，具体的方法为改变谐振腔中心空气孔的半径。结果表明，随着谐振腔中心空气孔半径的增加，光子晶体谐振腔透射谱的谐振波长会变小，发生蓝移，并且透射峰值会逐渐变小。虽然随着孔径的变化，品质因数Q的变化不是很明显。但是在空气孔半径r=0.06m
风油精的作用
时品质因数Q达到了最大值，为288.96。
本论文研究了光子晶体谐振腔的可调谐性，为可调光子器件的发展提供了一个创新性的范例。相信光子晶体谐振腔在光通信以及生物传感领域会有很好的发展前景。
关键词：光子晶体；调谐；光子晶体谐振腔
Abstract
Photons are particles running at the speed of light，with faster speed and better bandwidth，improving the running speed and precision of photonic devices greatly.The concept of photonic crystal provides a better platform for the development of photonic devices.In general, the photonic crystal is not tunable. But for tunable photonic crystal, the width and position of its photonic band gaps can be transformed by changing the structure of the photonic crystal and the properties of the dielectric materials. Tunable photonic crystal has become a hotspot in various application fields. In this paper, we study the tunable properties of the photonic crystal by changing the structure of the photonic crystal, which is of great significance for the fabrication of tunable photonic crystal devices.
Compared with the traditional metal resonator, the photonic crystal cavity is small, and can be easily
integrated with high quality factor. In addition, the quality factor and its transmission peak can be adjusted by changing the structure of the photonic crystal. Therefore, the tunable of the photonic crystal cavity is worth of doing.
In our paper, the photonic crystal cavity is designed by FDTD Solutions simulation software, and we calculate the transmission spectra of the photonic crystal cavity and the quality factor . Through the study of the transmission spectrum of the photonic crystal cavity, we find the peak of its transmission peak is located at 1397nm, and the transmission is 0.822. Its quality factor is 266.11. In this paper, the crystal structure of the photonic crystal is changed to study its tunable property by changing the radius of the central air hole in the photonic crystal cavity. The results show that the resonant wavelength of the transmission spectrum of the photonic crystal is smaller when the central air hole radius is incread, and the peak of the transmission is smaller. Although we change the central air hole radius, the change of quality factor is not obvious. The quality factor reached the maximum of 288.96 when the air hole radius is 0.06 nm.
次的成语开头In our paper, the tunable photonic crystal cavity is studied, which can provide an innovative example for the development of tunable photonic devices. It is believed that the photonic crystal cavity has good prospects in the field of optical communication and biomedical nsing.
Key Words：Photonic Crystal；Tunable；Photonic Crystal Cavity
目录
摘要..................................................................................................................................... I Abstract ......................................................................................................................................II 1 文献综述 (1)
1.1 研究背景与意义 (2)
1.2 光子晶体谐振腔研究进展 (4)
1.3 论文内容安排 (4)
2 光子晶体介绍 (5)
2.1 光子晶体基本概念 (5)
2.1.1 光子晶体概念 (5)
粟粒疹
2.1.2 光子晶体的分类 (6)
2.2 光子晶体基本性质 (8)
2.2.1 光子禁带 (8)
2.2.2 光子局域 (8)
2.2.3 抑制自发辐射 (9)
2.2.4 负折射效应 (10)
初中名著2.3 光子晶体的制备方法 (10)
2.3.1 精密机械加工法 (10)
2.3.2 反蛋白石结构法 (11)
2.3.3 胶体自组织技术 (12)
2.4 光子晶体谐振腔 (12)
2.4.1 点缺陷谐振腔 (13)
奥运会的口号
2.4.2 线缺陷谐振腔 (13)
2.4.3 光子晶体环形谐振腔 (14)
3 可调谐光子晶体 (15)
3.1 可调谐光子晶体基本概念 (15)
3.2 可调谐光子晶体的调节机制 (15)
3.3 可调谐光子晶体的调节方法 (15)
3.3.1 电场调节 (16)
3.3.2 磁场调节 (16)
3.3.3 压力调节 (16)
3.3.4 温度调节 (16)
3.3.5 未来展望 (17)
4 可调谐光子晶体谐振腔的设计与仿真 (18)冬的诗
4.1 FDTD Solutions软件介绍 (18)
4.1.1 有限时域差分法 (18)
4.1.2 FDTD Solutions软件介绍 (22)
4.2 光子晶体谐振腔仿真 (23)
4.2.1 光子晶体谐振腔模型建立 (23)
4.2.2 调谐性的实现方法 (29)
快乐的儿童节4.3 仿真结果讨论及分析 (30)
结论 (36)
参考文献 (37)
打呼噜的危害致谢 (40)
1 文献综述
物理学是对人类生活有着深远影响的一门重要科学。随着物理学的发展，人们对物质世界的理解越来越深，科技创新不断地推动着人类生活的发展。20世纪量子力学的建立，使人们对半导体材料技术有了深入的了解。继而兴起了一场浩浩荡荡的电子工业革命，这场革命带给我们的生活更多的便利。1946年，世界上第一台计算机的诞生更是极大的方便了人们的学习、工作和生活。随后，电子产品更新换代的速度极快。随着电子器件的不断发展，人们发现了半导体的一些弊端。比如能耗大、难于集成、产热高等，从而使得电子器件的发展陷入了瓶颈。人们意识到电子器件的局限之后，逐渐发现光子器件可能是电子器件的一个很好替代品。科学家们希望光子能够替代电子进一步推动科技和社会生活的进步。光子是以光速运动的粒子，因此光子器件比电子器件有更高的运行速度。与此同时，光子作为新一代信息的载体，相比电子具有更加优良的性质。比如光子包含的信息更多且光子之间没有相互作用力，所以光子器件能耗更小，效率更高，更易于集成。
图1.1 光子器件
正如电子器件可以控制电子的行为一样，科学家们设想能够制造出可以控制光子行为的光子器件，从而可以大大的提高器件的效率和运行的速度。光子器件可以用来实现光信号的传输放大[1]，人们可以甚至制造出光子芯片和光子计算机。
光纤是如今已经得到广泛应用的光学器件之一，但光纤仅可以实现光信号的传输和放大[2]，光的输入和输出仍然依靠电子器件，很大程度上限制了器件的效率。所以，为使二十一世纪成为真正的光子时代，就必须找到一种能够控制光子行为的新型材料，光子晶体应运而生。光子晶体，一种介电常数周期性分布的新型微材料，具有很多其它光学材料所不具有的优良性质。它的提出，使人们实现操纵光子的梦想。
