二维光子晶体耦合腔波导实现低色散慢光与可调波长特性

本文主要探讨了光子晶体耦合腔波导在低色散慢光领域的研究进展，发表于2013年的《安徽师范大学学报(自然科学版)》第36卷1期。研究者设计了一种由四个孔微腔构成的二维三角晶格光子晶体耦合腔波导，运用时域有限差分法(FDTD)进行模拟计算，特别关注了TE偏振光的透射特性。 在特定波长1.55941微米处，研究人员观察到了最大的群折射率ng，达到了1460.31，相应的群速度vg接近于光速的1/1460.31，实现了慢光效应。这种光子晶体耦合腔波导的群折射率随波长变化呈现出明显的“U”型结构，其中在底部波长1.559179微米处，出现了低色散特性，平均群折射率为721.92，带宽为0.35纳米，平坦率仅为0.02%，这表明光在这一区域传输的色散极小，有利于信号的稳定传输。 研究还深入探讨了通过调整耦合腔波导的第一排空气柱位置，能够在“U”型底部区域产生另一种低色散慢光，中心波长移至1.60412微米，带宽增加到6.67纳米，平均群折射率ng降低至41.05。此外，通过改变空气柱位置，还能在波长1.56177微米处实现最大群折射率ng=2173.12和群速度vg=c/2173.12的慢光，显示出光子晶体耦合腔波导设计的灵活性和多功能性。 这个研究成果对于理解光子晶体的缺陷模式以及在光子晶体器件中的应用具有重要意义，如波导、滤波器、光开关、光存储和光延迟等领域。光子晶体的低色散特性对于光通信系统中的长距离传输和信号处理有着极大的潜在价值。这项工作不仅提升了我们对光子晶体耦合腔波导基本特性的认识，也为未来的光子晶体技术发展提供了新的设计思路和优化方案。