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二维三角格子光子晶体分歧波导微波模型实验及CIP法模拟研究

作　者: 张咏梅
导　师: 卞保民
学　校: 南京理工大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 光子晶体 微波模型 Y型分支波导 四支分歧波导 共振腔 附加共振腔结构 CIP数值模拟 波分复用系统
分类号: TN252
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


光子晶体是由不同介电常数的介质材料在空间呈周期排布的结构,其中形成的光子带隙结构阻止某些频率的电磁波传输,但该电磁波可在排列构成的波导中传播。为了研究光子晶体材料的滤波特性,确认其在波分复用系统中作为滤波组件使用的可能性,本论文研究了光子晶体微波模型Y型分支波导,四支分歧波导的滤波特性,并利用CIP方法数值模拟验证了该滤波特性。首先,Y型分支波导。测量了无共振腔设置的纯对称波导,并通过CIP方法数值模拟,得到了Y型分支波导两分支对称的结论。以此结论为基础,在Y型波导中①设置两个不同长度的共振腔结构,②改变共振腔位置,③加入附加共振腔结构,测量得到了三种结构的共振峰频率、Q值、消光比以及不必要共振峰的频率和dB强度。同时,CIP法数值模拟了改变共振腔位置后与共振腔发生共振的电磁波传输,验证了实验结果的正确性。其次,四支分歧波导。与Y型分支波导类似,在无共振腔设置的纯波导的实验及CIP数值模拟结果验证各分支波导的均等性的基础上,各个波导中设置四种不同长度的共振腔结构以及改变共振腔设置位置后的结构,并利用CIP数值模拟实验中与共振腔发生共振的电磁波的传输,验证了实验的正确性。实验引入的附加共振腔结构,在一定程度上消减了不必要共振峰,并提高了Q值和消光比。利用二维三角格子光子晶体微波模型构成的Y型分歧波导及四支分歧波导实验可得,光子晶体分歧波导具有很好的滤波特性,可在波分复用系统中作为过滤器组件使用。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-10
  1.1 引言  7
  1.2 光子晶体发展史  7-8
  1.3 光子晶体的相关应用  8-9
    1.3.1 光子晶体光纤  8-9
    1.3.2 光子晶体波导  9
  1.4 研究目的及内容  9-10
2 光子晶体基本概念及微波模型构成  10-14
  2.1 光子晶体基本原理  10-11
  2.2 光子晶体制备方法  11-12
  2.3 光子晶体波导  12-13
  2.4 缩放准则及微波模型构成  13-14
3 光子晶体理论研究CIP方法  14-19
  3.1 CIP方法基本概念  14
  3.2 移流方程  14-15
  3.3 三次多项式插值  15-16
  3.4 转换麦克斯韦方程为移流方程  16-19
4 光子晶体微波模型实验装置  19-25
  4.1 实验装置概要  19-20
  4.2 网络分析仪(Agilent Technologies E5071C ENA)  20-21
  4.3 光子晶体微波模型  21-23
  4.4 介电体陶瓷圆柱  23
  4.5 附加共振腔  23-24
  4.6 实验参数  24-25
5 Y型分歧波导实验  25-36
  5.1 Y型分歧波导  25-28
    5.1.1 实验概要  25-26
    5.1.2 Y型分支波导无共振腔实验  26-27
    5.1.3 Y型分歧波导设置共振腔实验  27-28
  5.2 CIP模拟Y型分支波导  28-30
    5.2.1 模拟参数设定  28-29
    5.2.2 无共振腔结构的Y型分支波导模拟  29-30
  5.3 Y型分支波导实验改进  30-35
    5.3.1 改变共振腔位置  30-31
    5.3.2 附加共振腔消除不必要共振峰实验  31-33
    5.3.3 设置共振腔结构的Y型分支波导模拟  33-35
  5.4 Y型分支波导传输特性总结  35-36
6 四支分歧波导实验  36-52
  6.1 四支分歧波导  36-40
    6.1.1 实验概要  36-37
    6.1.2 无共振腔结构的四支分歧波导实验  37-38
    6.1.3 设置共振腔结构的四支分歧波导实验  38-40
  6.2 CIP方法模拟四支分歧波导  40-42
    6.2.1 CIP方法模拟参数设定  40-41
    6.2.2 无共振腔设置的四支分歧波导模拟  41-42
  6.3 四支分歧波导实验改进  42-50
    6.3.1 改变共振腔设置位置  42-43
    6.3.2 附加共振腔改进四支分歧波导实验  43-45
    6.3.3 设置不同长度共振腔结构的四支分歧波导模拟  45-50
  6.4 四支分歧波导结论总结  50-52
7 总结与展望  52-53
致谢  53-54
参考文献  54-56
附录1  56-58
附录2 仪器校准  58-59

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 光电子技术、激光技术 > 波导光学与集成光学 > 光波导
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