摘要随着科学技术的发展，光子晶体受到越来越多的关注。我们这里应用光子晶体的自准直效应，设计了一个基于正方晶格二维光子晶体自准直效应的1×3分束器。我们通过使用光子晶体中渐变结构达到弯曲光束的目的。运用平面波展开法分析了正方晶格椭圆介质柱光子晶体并且得到了等频线。通过对二维光子晶体中椭圆介质柱结构和参数的设计，并且分析计算，设计出了1×3分束器。然后运用时域有限差分法分析了光波在该分束器中的传播特性，并且给出其电场分布图像。结果证明，我们所设计的分束器能够较好的实现1×3分束，达到了要求。65153

毕业论文关键词    光子晶体   分束器   等频线   自准直效应   平面波展开法 时域有限差分法

毕业设计说明书（论文）外文摘要

Title  1×3 Splitter Based on Two-dimensional Square Lattice

         Photonic Crystal Self-Collimation Effect

Abstract

As the development of technology, photonic crystal has been paid more and more attention. We realize a 1×3 splitter based on self-collimation effect of two-dimensional square lattice photonic crystal. We use a graded photonic crystal to bend light. We use plan-wave expansion method to calculate the equal-frequency contours of two-dimensional square lattice photonic crystal consist of elliptical dielectric rods. By controlling the structural of the photonic crystal, we design a 1×3 splitter. Use the finite-difference time-domain method and we analyze the transmission characteristic of light in splitter and get the resulting electric field. It is proved that the splitter we designed can achieve 1×3 splitter well and we reach the target.

Keywords  photonic crystal;   splitter;   equal-frequency contours;

          self-collimation effect;  plan-wave expansion method;

          finite-difference time-domain method

目   次

1     引言  5

1.1 光子晶体  5

1.2 光子晶体的特性  6

1.2.1 自准直效应    6

1.2.2 光子晶体其他特性  8

2 光子晶体的计算方法的分析    9

2.1 平面波展开法  9

2.2 时域有限差分法  10

2.3 完美匹配边界条件11

3 光束在光子晶体中的传播    13

3.1 二维光子晶体缺陷结构  13

3.2 实现光束的弯曲  14

4 基于正方晶格自准直效应的1×3分束器的设计 19

4.1 等频线和能带的分析    19

4.2 正方晶格1×3分束器的设计     22

4.3 本章小结  26

4.3.1 仿真图像中A和A＇区域的发散现象 26

4.3.2 仿真图像中B和B＇、C和C＇区域 27

4.3.3 仿真图像中的D和D＇区域 27

4.3.4 关于分束之后的能量分布28

4.3.5 更合理的分束器29

结论  30

致谢  31

参考文献  32

1  引言