负折射介质与光子晶体特性之研究

作     者：吴炳坚 

作者单位：江苏大学 

学位级别：硕士

导师姓名：沈廷根

授予年度：2006年

学科分类：08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：二维光子晶体 负折射 完美透镜 光子晶体光纤 自发辐射 光增益 

摘      要：人们认为下一代信息载体将会是光子，因为光子有更多可利用的资源如振幅、相位、频率、偏振等，并且有较电子载体更为明显的优势，而能够有效控制光子行为的材料就是一种全新的光子材料：光子晶体。由于光子晶体是人造晶体，因此设计和制造光子晶体就成了研究的焦点。人们往往借助计算机进行精确的计算，来设计光子晶体结构，并致力于制造新的光子晶体并测试它们的特性。左手物质是最近几年才提出的一种全新的人工合成材料，其具有很多奇特的性质，如负折射、消逝波放大、次波长分辨率等。本文将这两种材料结合起来，研究其电磁特性。 论文的主要贡献点在于： 1．研究含有负折射材料和掺杂的光子晶体光纤的光放大特性，为进一步探索结构紧凑的光子晶体光纤密集波分复用放大器奠定基础。 2．探索光子晶体产生负折射效应和超透镜效应的物理机制，这些研究成果能帮助我们设计和制造各种有用的等效介质。 3．研究通过改变二维光子晶体三角形结构的晶格半径、晶格周期和厚度，模拟其带隙变化，分析出变化规律，为二维光子晶体集成波导提供理论基础。 4．通过对光子晶体中掺杂激活杂质的光增益研究，发现掺杂光子晶体可应用于密集波分复用(DWDM)光通信系统，能节省大量的光放大器，从而极大地增加可传输的信息的容量和传输距离。