具有介质手性的带隙型光子晶体光纤的光传输特性研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ln466985609
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由于在光通信领域的美好应用前景,具备一些新奇性质的光子晶体光纤(PCF)近年来引起人们越来越多的重视。事实上,现存的PCF都由非手性的材料制作而成,而手性PCF还没有得到应有的重视。本文提出了介质手性的带隙型光子晶体光纤的概念,并通过数值模拟研究了介质手性对带隙和导模传输特性的影响。  本论文改进了现有的两种数值模拟方法——平面波展开(PWE)法和有限差分频域(FDFD)法,并将其应用到具有介质手性的光子结构,通过手性光纤和折射率型PCF两个例子,验证了上述两种方法的有效性。改进后的FDFD法可以用于研究任意结构的手性正规光波导。而改进后的PWE法有两种形式:一般的手性PWE法和波导的手性PWE法,前者适用于研究手性光子晶体的带隙结构,而后者结合超原胞近似能够研究结构较为简单的手性PCF。  利用手性PWE法,研究了手性对光子晶体模场分布、偏振态分布、带隙宽度以及包层有效折射率的影响。针对三角点阵和蜂窝点阵两种结构,计算了特定波矢方向的本征模式,找到了圆偏振模式,并分析了手性引起的带隙宽度压缩现象。  利用手性FDFD法,模拟了具有介质手性的三角点阵空芯PCF和蜂窝点阵带隙型 PCF,并讨论了导模的偏振态特性、有效折射率以及损耗特性。证实了在手性PCF中也可以实现带隙导光的机制。在上述两种PCF中,我们都找到了很纯的圆偏振导模。基于手性对左右圆偏振模式损耗和折射率的差异,讨论了圆偏振模式选择性传输的可能性。
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