二維磁光光子晶體單向邊界模式的耦合效應.pdf

1、近年來，基于磁光材料光子晶體的單向邊界態(tài)的研究，無論是基礎研究還是應用研究方面都吸引了無數(shù)的科學工作者的目光。對磁光光子晶體施加外界偏置磁場，會產生旋電或旋磁各向異性，其時間反演對稱性會遭到破壞，因而可以支持邊界模式的單向傳播。本文將在前人的基礎上進一步研究磁光光子晶體單向邊界態(tài)的耦合效應。到目前為止，大多數(shù)研究將目光投注于單個單向邊界態(tài)，磁光光子晶體單向邊界模式的耦合的研究還比較少，而單向邊界模式的耦合卻會產生一些比較有趣的現(xiàn)象，這些

2、現(xiàn)象包括：慢光波導，單向空氣波導和磁光存儲系統(tǒng)等。本文研究的主要內容如下：
　　設計了一種新型的慢光波導結構，該慢光波導結構是由兩個磁光光子晶體通過一定的耦合距離構成。磁光光子晶體在外界磁場的作用下會產生單向邊界模式，如果對兩個磁光光子晶體施加方向相同的外界偏置磁場，兩個磁光光子晶體的上下邊界的單向邊界模式方向相反，將這兩個方向相反的邊界模式按照一定的耦合距離進行耦合，會產生一定的耦合效應；在耦合距離為1.5a時，能夠得到一條群速

3、率接近零的水平能帶。本文研究的慢光波導與一般的慢光波導結構優(yōu)勢在于：水平能帶的頻率位置與群速率的大小能夠隨外界磁場的大小而改變。
　　基于單向邊界模式耦合效應，另外設計了一種單向空氣波導結構。雖然單向邊界模式能夠克服邊界上的瑕疵或者缺陷向前完美傳輸而不產生反射，但該單向邊界波導卻很難形成對稱集中的光束。為了得到對稱集中的單向空氣波導，對兩個磁光光子晶體施加方向相反的外界磁場，得到兩個群速率的方向相反的單向邊界模式，將這兩個單向邊界

4、模式按照一定的距離進行耦合，在耦合距離為1.5a時，得到了理想的單向空氣波導結構。單向空氣波導模式不僅有單向邊界模式的優(yōu)點，即存在障礙物的情況下仍然保持單向傳輸?shù)奶攸c，而且還有大的工作帶寬、高消光比的特點。與單向邊界波導相比，其優(yōu)越性在于能夠聚合電磁波能量而形成單向光束。
　　基于磁光光子晶體單向邊界模式與磁性微腔模式耦合的磁光存儲系統(tǒng)。光存儲系統(tǒng)是未來全光通信和全光計算的關鍵要素。基于有限元方法的仿真實驗研究，設計了一種新型的光