论文部分内容阅读
本学位论文设计了一种有趣的一维双联通双材料波导网络产生梳状光子频带。我们用正常色散材料和反常色散材料来构造每一条波导线,并且用遗传算法优化子波导的长度配比,用适合于多联通双材料波导网络的网络方程和广义本征函数法来计算系统的光透射谱。 首先,我们设计了一种有趣的一维双联通双材料波导网络。前人提出网络方程用于研究电磁波在一个同种材料构成的波导网络中的光子带隙和光子局域,并利用广义本征函数法计算波导网络的光子带结果。由于本文的波导网络中的子波导皆是由两种材料组成,与前人的波导网络由同种材料构成的情况不一致,因此我们利用电磁波的波动方程、波函数的连续性和流守恒定律推导一维双联通双材料波导网络的网络方程。这样,我们就可以利用这个具有更大的普适性的网络方程和广义本征函数法来计算一维双联通双材料波导网络的透射谱,并研究其透射谱的光学特性。 其次,我们利用遗传算法优化子波导的长度配比。由于实际的光波导线都是介质波导线,电磁波在其中传播时,必须考虑色散效应。因此,为了减小色散效应,我们把构成波导网络的一维真空波导线改为由正常色散材料Si和反常色散材料TiSi2构成的子波导,并采用双参数、二进制、级联编码的遗传算法优化子波导长度配比。最终,我们得到一维双联通双材料波导网络的子波导长度配比为l1∶l2=0.996∶0.004,其中1、2分别代表正常和反常色散介质Si和TiSi2。该系统在第二个频率单元中可以产生66个宽度近似相等的光子通带,最大相对宽度差小于2×10-5。这对于设计性能优越的密集波分复用器、多通道滤波器和多通道光开关等等全光器件很有帮助,将为遗传算法提供新的应用,为光子带隙材料的优化研究提供新的方法。