二维正方晶格光子晶体三光波导耦合器的优化研究

"该文研究了二维正方晶格光子晶体三光波导方向耦合器的设计与性能，主要关注耦合长度和耦合效率与介质柱折射率及半径的关系，为1.55 μm 光源的耦合器提供了理论依据。" 在光学领域，光子晶体是一种具有广泛应用前景的新型材料，它由介电常数周期性变化的微结构组成，这种结构在光波长尺度上形成，能够产生光子禁带效应。光子禁带是指在特定频段内光子无法传播，因此可以有效地控制光的传播路径和性质。通过在光子晶体中引入线性缺陷，可以制造出光子晶体波导，这使得光能够在微小的空间尺度内传输，为微型光电子设备的设计提供了基础。 本文主要研究了在1.55 μm 波长下，采用TE（横电磁）偏振光作为光源的二维正方晶格光子晶体三光波导方向耦合器。方向耦合器是光学系统中的重要组件，用于实现光信号的分路、合路或相位调整。在这个研究中，研究人员运用时域有限差分法（Finite-Difference Time-Domain, FDTD）进行了数值模拟和分析，这是一种广泛应用于电磁场计算的数值方法，特别适用于复杂结构的光子器件。 研究的核心在于探讨了不同波导间距下，耦合长度和耦合效率如何随着介质柱的折射率和半径变化。耦合长度是指两个相邻波导在保持一定耦合效果的情况下，需要保持的距离；耦合效率则表示从一个波导传输到另一个波导的光功率比例。这两个参数对于优化耦合器设计至关重要，它们直接影响着器件的性能和应用范围。 通过分析，文章得出了耦合长度和耦合效率随介质柱参数变化的规律，这些结果对于1.55 μm 范围内的耦合器设计和制造提供了理论指导。这些发现对于提升光通信、光信息处理、量子信息等领域中光子器件的性能和集成度具有重要意义，同时也为未来新型光子晶体器件的发展提供了理论支持。 这篇论文深入研究了二维正方晶格光子晶体三光波导方向耦合器的关键特性，通过实验和理论计算揭示了影响其性能的关键因素，为进一步优化和设计这类光子器件提供了宝贵的参考。