【正文】 極為不同的性能。1992年，英國Bath 大學(xué)的Rusell 等首次提出了光子晶體光纖概念。光子晶體光纖是二維光子晶體的典型代表。 大大地降低激光器的閾值。1997年麻省理工學(xué)院的Shan Hui Fan 等提出的二維光子晶體薄膜技術(shù)． 將集成電路革命拓展到超寬帶光信號(hào)領(lǐng)域． 可進(jìn)一步推進(jìn)光電子學(xué)的超小型化。最早提出光子晶體概念的美國，有高等院校、研究所、國家實(shí)驗(yàn)中心等許多研究機(jī)構(gòu)在開展這一研究工作，不少研究項(xiàng)目是在軍方的資助下進(jìn)行的。與此同時(shí)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展特別是制造工藝技術(shù)的發(fā)展，使得光子晶體的制造不僅變得可能，還得到了長足的進(jìn)步，在可見光及紅外波段可以制成具有所需能帶結(jié)構(gòu)的光子晶體，實(shí)現(xiàn)對光的控制。寧波理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告（含文獻(xiàn)綜述、外文翻譯）題 目 簡單光子晶體的特性研究 姓 名 汪 浩 學(xué) 號(hào) 3070431079 　 專業(yè)班級 07通信工程3班 指導(dǎo)教師 王 卓 遠(yuǎn) 　　 分 院 信息科學(xué)與工程分院 開題日期 2011年 3 月 15 日 第1章 文獻(xiàn)綜述簡單光子晶體的傳輸特性研究 前言“光子晶體的概念是1987年S．John和E．Yabloncvitch分別提出來的[1,2]。因此近年來光子晶體得到深入廣泛的研究與應(yīng)用。由于研究時(shí)間長、范圍廣，在各方面取得的成果也是最多的。利用這種技術(shù)，加州理工學(xué)院的Axel Seherer 實(shí)驗(yàn)室制作了體積僅為的激光器[4]。目前光子晶體激光器的閾值已經(jīng)降到了 ，而研制零閾值激光器則是科學(xué)家的目標(biāo)。利用光子局域特性。1996年，Russell和同事Knight 等人采用堆拉法制造出世界上第一根固體纖芯的光子晶體光纖。如果將其纖芯尺寸做得足夠小，這類光纖將表現(xiàn)出非常明顯的非線性特征，具有重要價(jià)值。光子晶體光纖有許多獨(dú)特的特性：無休止的單模傳輸特性、可控的非線性特性、優(yōu)異的色散特性以及雙折射特性等等：同時(shí)通過光纖物理結(jié)構(gòu)或光纖材料的改變． 可以實(shí)現(xiàn)光纖的某一特性的改變或者實(shí)現(xiàn)某些特性的特定組合。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，雙包層光子晶體光纖存在隨機(jī)散射中心，說明纖芯中存在著缺陷，有待進(jìn)一步完善光子晶體光纖的結(jié)構(gòu)。Blaze表示利用微芯片激光器和PCF可獲得高性能光源，將會(huì)取代Lamp和超高亮度LED等傳統(tǒng)的寬帶光源。然而，由于我國對光子晶體的研究起步比較晚，目前研究還主要集中在光子晶體帶隙特性的理論分析和計(jì)算上。隨著國外在光子晶體方面研究工作的迅速升溫，這在國內(nèi)也引起了強(qiáng)烈的反應(yīng)。中國科學(xué)院物理研究所顧本源研究員及其領(lǐng)導(dǎo)的小組，在光子晶體帶隙研究方面也取得富有創(chuàng)意的結(jié)果。清華大學(xué)和北京大學(xué)聯(lián)合教育部量子信息與量子光學(xué)與原子光學(xué)課題組是國內(nèi)較早進(jìn)行光子晶體研究的單位之一。然而，相對于國外的研究情況而言，由于國內(nèi)對光子晶體開展研究的起步晚，投入力度也較小，目前取得的一些成果也僅僅限于基礎(chǔ)研究方面，與國外相比還存在較大的差距。光子晶體從八十年代末提出發(fā)展至今，取得很大的成就。基于光子晶體器件的研究是一個(gè)具有重要應(yīng)用前景的研究課題。這些方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。應(yīng)用超級元胞技術(shù)，平面波展開法也可以推廣到分析光子晶體的局域態(tài)和光子晶體波導(dǎo)本征模特性上。時(shí)域有限差分方法(簡稱FDTD)可以讓我們很容易弄明白光在光子晶體的傳輸過程，而且時(shí)域有限差分方法表達(dá)簡明，容易理解。也就是說我們很難從物理上定性、定量或半定量得分析和設(shè)計(jì)光子禁帶。這些特性使得光子晶體的運(yùn)用變的是十分廣泛，它能以全新的理論制作出以前沒有的高性能器件:比如高性能反光鏡，太陽膜，光子晶體光纖。 基本內(nèi)容光子晶體有兩個(gè)主要的性質(zhì)，分別是光子帶隙和光子局域特性，它們是光子晶體應(yīng)用的基礎(chǔ)。由于原子的布拉格散射，在布里淵區(qū)的邊界上能量變得不再連續(xù)，因而出現(xiàn)了電子帶隙。在光子帶隙內(nèi)，不存在任何電磁波傳播的模式，這將顯著地改變光與物質(zhì)相互作用的方式，其中最引人矚目的是原子和分子的自發(fā)輻射。根據(jù)組成光子晶體的介質(zhì)在空間構(gòu)型上的不同，可以把光子晶體分為一維光子晶體、二維光子晶體和三維光子晶體。介電常數(shù)在空間兩個(gè)方向上有周期性結(jié)構(gòu)的光子晶體稱為二維光子晶體。一般說來，矩形截面結(jié)構(gòu)的光子頻率帶隙范圍較窄，三角形結(jié)構(gòu)的光子頻率帶隙相對較寬。目前被證實(shí)的幾種可能產(chǎn)生全方位光子帶隙的光子晶體結(jié)構(gòu)有：面心立方結(jié)構(gòu)(FCC)、原木堆積結(jié)構(gòu)、反蛋白石結(jié)構(gòu)(inverse opal)和矩形螺旋結(jié)構(gòu)。傳輸矩陣法是研究一維晶體常用的方法。[12] 一維光子晶體膜上的場在薄膜光學(xué)中，每層介質(zhì)的特征矩陣是： ()M為基本周期的歸一化特征矩陣，它決定了電磁波，光波在介質(zhì)中的傳播特性。利用蛙跳式(Leap frog algorithm)空間領(lǐng)域內(nèi)的電場和磁場進(jìn)行交替計(jì)算，通過時(shí)間領(lǐng)域上更新來模仿電磁場的變化，達(dá)到數(shù)值計(jì)算的目的。我們還可以結(jié)合理想匹配層(Perfectly Matched Layer)技術(shù)，利用有限時(shí)域差分方法計(jì)算和處理光子晶體Anderson局域態(tài)、光子晶體波導(dǎo)本征模的特性、光子晶體表面模的特性等一系列問題。應(yīng)用超級元胞技術(shù)，平面波展開法也可以推廣到分析光子晶體的局域態(tài)和光子晶體波導(dǎo)本征模特性上。這樣，原方程就可以通過一系列在空間和時(shí)間上都離散了的格點(diǎn)之間的關(guān)系來描述，計(jì)算量就大大降低了，只與組成系統(tǒng)的獨(dú)立分量的數(shù)目N成正比。當(dāng)光子晶體中有多種缺陷時(shí)，可采用格林函數(shù)法[13]。在光子晶體理論計(jì)算的具體應(yīng)用時(shí)，它是先定義初始時(shí)刻的一組場分布，然后根據(jù)周期性邊界條件，利用麥克斯韋方程組求得場隨時(shí)間的演化，最終解得光子晶體的能帶特性。因此我們選用了EastFDTD軟件。由于我們采用的是具有嚴(yán)格物理意義的色散模型，如杜魯?shù)履Ｐ?、洛倫茲模型和各種復(fù)雜物態(tài)方程模型等， EastFDTD不僅僅可以模擬各種非活性（passive）器件，也可以模擬各種的光/電磁活性（active）器件，例如：激光激射過程和穩(wěn)定態(tài)（單模、多模等）、熒光材料（包括放大自發(fā)輻射ASE）、探測器（飽和吸收）等器件，還可模擬很多動(dòng)態(tài)過程，例如各種非線性開關(guān)（包括孤子）和光/電磁器件（例如雷達(dá)）對電磁波的響應(yīng)過程。EastFDTD內(nèi)建了多種自由度很大的基本形狀，通過不同結(jié)構(gòu)之間的組合、覆蓋，可以描述各種復(fù)雜不規(guī)則結(jié)構(gòu)的物體以及周期性結(jié)構(gòu)。同時(shí)，還支持導(dǎo)出整個(gè)計(jì)算區(qū)域的場數(shù)據(jù)。～對簡單光子晶體傳輸特性進(jìn)行分析，研究EastFDTD軟件對簡單光子晶體傳輸特性計(jì)算和畢業(yè)論文初稿～修改完善論文～修改論文格式定稿，準(zhǔn)備論文答辯參考文獻(xiàn)[1] John S．Strong location of photons in certain disorder dielectricsuperlattice[J]. Phys．Rev．Lett．， 1987，58(23)：24862489.[2] Yablonovich E．Inhibited spontaneous emission in Solidstate[J]．Phy