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摘要在光学系统中经常需要特定器件来保证光只能沿特定方向通过，实现对光路传输的操控，这些器件即光波的单向传输器件。目前实现光波单向传输主要是在光子晶体中加入磁性材料或者非线性材料，利用磁性材料的旋光效应或非线性材料的非线性效应。但两者在实际应用中都分别有各自的限制。光子晶体由于其晶格常数与工作波长在一个数量级上而成为制备集成化的光波单向传输器件的首选材料。本论文主要研究了如何利用电介质光子晶体的空间结构对称性以及透射方向的选择性，实现光波单向波导。87501

毕业论文关键词  光子晶体  波导  单向器件   透射分析

毕业设计说明书外文摘要

Title    Design and realization of optical one-way waveguide                     

Abstract In many scenarios, people want to ensure the optical wave to transmit through a specific structure in only one direction and be reflected in other directions。 To manipulate optical wave in optical systems, the design of one-way waveguide is demanded。 Till now, the realization of optical one-way devices relies on some special effects such as Faraday optical rotation or nonlinear effect by using specific magnetic materials or nonlinear materials。 Both of these two schemes have their limitations in practical applications。 Photonic crystals are periodic artificial materials with lattice constant similar to the corresponding wave length, and are good candidates for realizing optical one-way waveguide。 In this paper, the structural symmetry features of photonic crystals and the corresponding directional transmission features for optical waves are analyzed and utilized for in the design of optical one-way waveguide。

Keywords  photonic crystals  waveguide  one-way   transmission

目   次

1  引言 1源-于Y优~尔^论:文.网www.youerw.com 原文+QQ7520`18766

1。1  光子晶体的基本概念 1

1。2  光子带隙 3

2   基于非对称晶格的单向传播 5

2。1 空间非互易晶格结构 5

2。2 弯曲界面光波导 7

2。2。1单向衍射效应 7

2。2。2二维直角透射 9

3  光子晶体的单向波导 11

3。1 光子晶体波导 11

3。2 光子晶体的方向选择特性 12

3。2。1光子晶体的能带结构 12

3。2。2通过控制光频率改变光的透射率 15

4  光波的单向通导 18

4。1 光波的斜单向通导 18

4。2 光波的正单向通导 19

结  论 21

致  谢 22

参 考 文 献 23

1  引言

20世纪后半叶是电子时代，电子器件已经广泛地用于生活和工作的各个领域，尤其是促进了通讯和计算机产业的发展。但近年来，电子器件的进一步小型化以及在减小能耗下提高运行速度变得越来越困难。人们感到了电子产业发展的极限，转而把目光投向了光子，提出了用光子作为信息载体代替电子的设想。电子器件是基于电子在半导体中的运动，与此类似，光子器件则是基于光子在光子晶体(Photonic Crystals)中的运动。光子器件的主要特点是运行速度快、能量损耗小，因而工作效率高，在光波导器件、高效率发光二极管、光滤波器、光子开关等方面具有巨大的应用潜力。广阔的应用前景使光子晶体的理论研究、相关实验和实际应用得到了迅速发展，这一领域已经成为当今世界范围内研究的热点。1999年12月17日，美国的《科学》杂志把光子晶体方面的研究列为十大科学进展之一。论文网 (责任编辑：qin)