光子晶体及其在光通信中的应用.pdfVIP

DEⅥCES 光器件应用／OPⅡCAL 中围无线电电子#、电信技术娄核心期刊 光子晶体及其在光通信中的应用 梁伟军王智江中澳 00044) (北方交通大学光波技术研究所北京1 摘要主要介绍了光子晶体的基本概念、光子晶体的制备及其理论分析方法。并探讨光子晶体在光通信中的广泛 应用：光子晶体光纤．微谐振腔、品质优良的滤波器、集成光路等。 关键字 光子晶体光子能带 光子带隙 光子晶体光纤 中图分类号TN248文献标识码A 1引言 在过去的一个世纪，电子技术发展迅速，儿乎进 V日(力=Vo(刁=0 入了人们生活的每一个方面。但是，随着电路集成度 F×雪(力+竺再∥)：0 C 的提高和处理速度的飞速发展，m现了很多新的、难 甲×再(一一竺gC力罾伊)=0 。．． C 以解决的问题。于是．科学家们开始专注光子技术的 研究，希望可以用光子取代电子来传输、处理和存储 的表达式代入到麦克斯韦方程中有： 信息．，光相对电有很多的优点，如：光在介电材料里的 式f1)表明光子晶体中，电磁波都是横向的。将(3) 传输速率和带宽都远远大于电子在金属巾的传输速 式两边同时除以后，方程两边取旋度，把(2)式代人其 率和带宽。但光子的控制却相当困难，这使得光器件 中便得到f41。于是在光子晶体巾电磁波的分布服从下- 的研究和廊用难以取得重大的进步。 1987年．E．Yablonovitch在研究抑制白发辐射时． V x疗伊)]=[詈]2删 x[南V 提出了光子晶体(Ph【，tonkcwstal)的概念。几乎同时， S．John在讨沦光子局域时也独立地提出了这个概念。 翮=[剖V蚵即 光了晶体概念的提出向人们展示了t一种新的控制光 予的机制．它完全不同于以往利用全反射来引导光传 列方程： 输。给光通信技术的发展和应用带来了新的生机和活 其中：￡(r)为介电常数，m为光波的角频率，r勺光 njj 速。方程(41只在特定的频率处有解，而在某些频率K 域没有解．这样就形成了类似电了晶体的能带结构．称 2光子晶体的基本概念 之为光子能带{photoniebandl。能带之问的电磁波任光 光子晶体(photoniccrystals简称：Pc)是折射率在 子晶体中足被禁止的，即存在带隙．称为光子带隙 空间周期性变化的介电结构．其变化周期和光的波长 (photonic 为同一个数最级。光子晶体也称为光子带隙材料 光子晶体的结构和介电常数的配比。光了-d自体中不同 (photonicband朗pmaterialsl，也有人把它叫做电磁晶 介电常数之问相差越大，则越有可能出现光予带隙；儿 体(electromagn