光子晶體波導(dǎo)分束器的研究現(xiàn)狀文獻(xiàn)綜述光子晶體分束器是一種以光子晶體波導(dǎo)為基礎(chǔ)，通過在光子晶體中引入各種缺陷而制成的光學(xué)器件。光子晶體波導(dǎo)可以用來制作光功率分束器、偏振分束器、波分復(fù)用器或解復(fù)用器，這些光學(xué)器件可以在光學(xué)領(lǐng)域上發(fā)揮很大的作用REF_Ref27430\r\h[7]。光子晶體分束器可以將光波進(jìn)行分束并沿不同方向傳播。在光子晶體的概念還未被提出來之前，人們都是用傳統(tǒng)的介質(zhì)波導(dǎo)來傳輸信號的，傳統(tǒng)介質(zhì)波導(dǎo)的輸光原理是運(yùn)用的光入射到介質(zhì)中，通過介質(zhì)內(nèi)的反射來實(shí)現(xiàn)光波的傳輸，也就是全反射原理。在這之后，光子晶體漸漸被人們熟知之后，人們慢慢的了解到這個(gè)新型材料的巨大價(jià)值，人們就展開了對光子晶體的全方面研究。最近幾年以來，有很多性能優(yōu)越、純屬效率高、損耗低的各種不同以光子晶體作為材料的光學(xué)器件被制作了出來，隨著這些性能優(yōu)越的光學(xué)器件被制作出來，光學(xué)領(lǐng)域的各個(gè)分支都取得了巨大的進(jìn)步，這些性能優(yōu)越的光子晶體器件也在不斷地取代傳統(tǒng)器件的地位。光子晶體波導(dǎo)作為光子晶體的一種最主要的應(yīng)用，它具有著光子晶體所有的優(yōu)越性能，通過它可以制成本篇文章的設(shè)計(jì)內(nèi)容，也就是光子晶體波導(dǎo)功率分束器。下面介紹光子晶體分束器的研究進(jìn)展：2005年，yogitaKalra設(shè)計(jì)了一個(gè)偏振分束器。這個(gè)分束器的設(shè)計(jì)基本思想是通過刪除兩個(gè)平行介質(zhì)柱的光子晶體列，形成一個(gè)線缺陷，通過這個(gè)線缺陷來引導(dǎo)光波在光子晶體波導(dǎo)中的傳播REF_Ref4062\r\h[8]。2008年，朱桂新等人通過七個(gè)平行波導(dǎo)的多模干涉效應(yīng)，設(shè)計(jì)了一種四通道的光子晶體分束器，通過對稱的介質(zhì)柱實(shí)現(xiàn)的光波的分束，在出口處可以實(shí)現(xiàn)能量的自由分配，如圖1.3所示REF_Ref4130\r\h[9]。圖1.3基于多模干涉效應(yīng)的分束器2009年，郭浩等人設(shè)計(jì)了光子晶體偏振分束器?；诠獠ㄔ谥苯硬▽?dǎo)和復(fù)合光子晶體中的傳播特性，提出了一種新型的超緊湊光子晶體偏振分光器REF_Ref4284\r\h[10]。這種結(jié)構(gòu)制作成功之后實(shí)現(xiàn)了TE模式和TM模式的高效、大角度分離，如圖1.4所示。圖1.4光子晶體偏振分束器2010年，郭浩等設(shè)計(jì)了基于光子晶體環(huán)形諧振器的大角度超微多通道分光器，如圖1.5所示。環(huán)形諧振腔置于光子晶體波導(dǎo)兩側(cè)，形成環(huán)形諧振腔REF_Ref20429\r\h[11]。通過改變介質(zhì)柱的半徑大小，使光場實(shí)現(xiàn)不同方式的分布，輸出能量可以均勻或自由分布。圖1.5基于光子晶體環(huán)形諧振腔的大角度超微多路光分束器2012年6月，楊君、陳鶴鳴等人設(shè)計(jì)了一個(gè)1×4波導(dǎo)分束器,如圖1.6所示。這種分束器介紹了Y形波導(dǎo)進(jìn)入光子晶體定向耦合器,并使用高效光子晶體波導(dǎo)的傳輸特性實(shí)現(xiàn)光束分束。最重要的是，這種結(jié)構(gòu)可以通過調(diào)節(jié)光子晶體中的介質(zhì)柱半徑，使每個(gè)輸出分支都能獲得較高的透光率REF_Ref4454\r\h[12]。圖1.61×4Y型光子晶體分束器高永峰等基于光子晶體波導(dǎo)中多模干涉的自成像效應(yīng)。這種分束器是根據(jù)多模的干涉耦合區(qū)的重復(fù)圖像的位置，以此確定光子晶體的位置，并且通過改變分束器的輸出輸入電場分布，提高分束效率REF_Ref4509\r\h[13]。如圖1.7所示。圖1.7光子晶體波導(dǎo)分束器光子晶體作為一種新型材料，很少存在于自然界中，所以都是通過人工制造所得，目前國際上已有的光子晶體制備方法主要由：物理法、化學(xué)法，激光全息法和膠體顆粒的字組織生長法等REF_Ref27438\r\h[14]。二維的光子晶體相對于三維光子晶體來說相對于較容易制作，材料上選擇GaAs，它具有很高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，這種介質(zhì)柱制成的光分束器具有抗電磁干擾、抗腐蝕、絕緣性好、精度不夠高等特點(diǎn)。所以，光分束器在未來的光通信和光學(xué)集成上有著很大的發(fā)展，這也是為什么我選擇這個(gè)設(shè)計(jì)題目的原因之一。參考文獻(xiàn)JohnS.StrongLocalizationofPhotonsinCertainDisorderedDielectricSuperLattices[J].PhysicalReviewLetters,1987,58(23):2486-2489.YablonovitchE.InhibitedSpontaneousEmissioninSolid-StatePhysicsandElectronics[J].PhysicalReviewLetters,1987,58(20):2059.李雷.光子晶體波導(dǎo)特性及其應(yīng)用的研究[D].電子科技大學(xué),2011.3-4RussellP.Photoniccrystalfibers.[J].PekingUniversityPress,2013.128-131.張佳.光子晶體諧振腔簡介[J].青年科學(xué)（教師版）,2014,035(008):16.陳宜生.光子晶體濾波器[J].物理通報(bào),1998(11):29.郭浩.高效光子晶體光分束器的設(shè)計(jì)與研究[D].南昌大學(xué)，2011.8-9.KalraY,SinhaR.Designofultracompactpolarizationsplitterbasedonthecompletephotonicbandgap[J].Opticalandquantumelectronics,2005,37(9):p.889-895.朱桂新,于天寶,陳淑文,等.一種實(shí)現(xiàn)光子晶體波導(dǎo)定向耦合型多路光均分的新方法[J].物理學(xué)報(bào),2009(02):1014-1019.郭浩,吳評,于天寶,等.一種新型的光子晶體偏振光分束器的設(shè)計(jì)[J].物理學(xué)報(bào),2010(08):5547-5552.郭浩,吳評,于天寶.光子晶體環(huán)形諧振腔大角度超微多路光分束器的設(shè)計(jì)[J].光學(xué)學(xué)報(bào),2010,30(5):1501-1505.楊君,陳鶴鳴,汪靜麗,等.基于Y缺陷的改進(jìn)型光子晶體光分路器[J].光通信研究,2012,38(003):65-67.高永鋒,周明,周駿,等.光子晶體波導(dǎo)定向耦合功分器的設(shè)計(jì)[J].中國激光,2011,38(005):113-118.倪培根.光子晶體制備技術(shù)和應(yīng)用研究進(jìn)展[J].物理學(xué)報(bào),2010(01):346-356.HoKM,ChanCT,SoukoulisA.Existenceofaphotonicgapinperiodicdielectricstructures[J].PhysicalReviewLetters,1990,65(25):3152-3155.談繼斌.可控光子晶體波導(dǎo)分束器的特性研究[D].南京郵電大學(xué),2013.3-6.YeeKS.Numericalsolutionofinitialboundaryvalueproblemsinvolvingmaxwell'sequationsinisotropicmedia[J].IEEETransactionsonAntennas&Propagation,1966,14(5):302-307.RamadanO,OztoprakAY.AnefficientimplementationofthePMLfortruncatingFDTDdomains[J].MicrowaveandOpticalTechnologyLetters,2003,36(1):55-60.Xiaoyan,Wang,Junjun.ModelingofPCFwithmultiplereciprocityboundaryelementmethod.[J].OpticsExpress,2004.46-48.梅洛勤,葉衛(wèi)民,曾淳,等.用傳輸矩陣法(TMM)研究二維光子晶體傳輸特性[J].量子光學(xué)學(xué)報(bào),2003,9(002):88-92.[1]劉偉佳.光子晶體波導(dǎo)的集成特性與應(yīng)用研究[D].北京郵電大學(xué),2013.15-18.[1]張煊,張明德.(2005).二維光子晶體波導(dǎo)及耦合器的特性模擬.電子器件(01),63-67.[1