光學微結構的性質(zhì)研究.pdf

1、納米尺寸光學微結構研究是當前國際上納米科學研究的前沿領域，納米線波導適用于制作納米光單元器件，在物理、化學、生物及材料等研究方面具有相當?shù)膽们熬啊Ｄ壳?，納米光波導的研究主要集中在制作高質(zhì)量低損耗的納米線波導和利用它進行光傳輸實驗，在理論上的研究開展較少。 本文利用時域有限差分法(Finite-DifferenceTime-Domain，F(xiàn)DTD)對納米光波導中光的光場分布和納米定向耦合器的耦合現(xiàn)象進行了理論分析，并與亞微米波導

2、之間進行了比較和分析。FDTD是當前解決電磁場問題最受歡迎的數(shù)值方法之一，它對媒質(zhì)的非均勻性，各向異性，色散特性和非線性問題均可得到精確模擬，具有廣泛的實用性。 本文首先對TE波在不同直徑的波導中的傳輸進行了理論分析，用FDTD法模擬了波導寬度W分別為500nm、100nm、20nm的情況，并做出了比較。結果芯層中的能量所占的比例分別為88.7％、24.5％、3.25％。在納米波導中強散射是一個非常顯著的特點。通過比較得出了散射

3、隨W的減小而增強，而集中在芯層內(nèi)的光能隨W的減小而減小的結論。 本文接著對了納米定向耦合器進行了模擬仿真。分析了不同直徑和不同波導間距對耦合現(xiàn)象的影響。比較了直徑分別為500nm，100nm，和20nm的兩完全相同的平行波導所構成的定向耦合器在波導間的空間距離分別為200nm，80nm和20nm時的耦合現(xiàn)象。結果表明直徑為500nm情況下，定向耦合現(xiàn)象很明顯，光場在兩波導間交替?zhèn)鬏?，且耦合周期長度與波導間距成正比，隨波導間距的縮