光子晶体微腔的设计和特性研究仿真

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2、-------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------摘要光子晶体是一种新型的光学材料，它是由不同折射率的材料周期性排列而形成的人工晶体结构。它最显著的特征是光子带隙和局域特性，处于禁带中的光不能在光子晶体中传播。如果在完整的光子晶体晶格中引入缺陷，在原来的带隙中允许缺陷态存在。因此，在光子晶体中引入点缺陷，线缺陷，可形成光子晶体微腔和一维光波导，进一步利用这些缺陷以及它们的组合可以形成多种新型的光子器件。光子晶体有着十分广泛的

3、应用领域，从微波通信，太赫兹器件到光子芯片，从通信器件，太阳能电池，生物化学传感到隐身技术，可以说，涵盖了光通讯，激光器，光子器件等非常广阔的领域。6960本论文阐述了光子晶体的研究现状及理论基础，根据局域场微调法设计了一种光子晶体微腔结构。通过移动光子晶体微腔边缘的空气孔来平衡微腔内的布拉格散射条件与垂直方向上的全内反射来加强微腔对光的约束。通过仿真，得出了微腔模场分布并得到高的Q值，同时保持很小的尺寸，非常利于光电子器件的集成。关键词光子晶体光子晶体微腔缺陷局域微调外文摘要TitleDesignofphotoniccrystalmicrocavityandcharacteristicr

4、eseach4.7本章小结.28结论.29致谢9/9---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------.30参考文献.31第一章绪论1.1引言关于电子信息技术的迅速发展中，许多技术方面的重大突破都源于人们对物质属性的更为深刻的认识。在过去的几十年里，随着人们对物质研究的深入，对半导体中电子的运动规律有了非常深入的认识，从而可以控制电子的运动，这使得密集，易制作，易集成的电子器件成为可能并极大地促进

5、了电子集成电路的发展，正如“摩尔定律”所预测，集成电路上可容纳的晶体管数目每隔十八个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。但是，随着电子器件尺寸的减小，也出现了新的挑战，特别是高功耗和电磁干扰。9/9---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------由于电子是具有一定质量的带电粒子，因此，电子的速度取决于多种因素，如传输介质，导线尺寸，施加电压等，由于电荷运动需要外加电压，所以

6、要消耗能量，而且随着集成电路的微型化和高速化，芯片的发热量随着集成度的进一步提高而迅速增加，从而使芯片无法正常工作。集成度越高，电子之间的相互作用越强，因此信号传输线不能相互交叉，静止电子产生电磁场，运动电荷产生电磁波，从而产生电磁干扰。另外，现有的加工设备已经很难继续减小芯片内部的线宽。所有这些构成了电子技术的瓶颈，反过来又制约了电子技术的发展。因此，如何解决这些技术问题成为科学工作者的首要任务。为此，人们纷纷寻求微电子领域之外的其它解决途径，希望提高芯片的集成度和处理速度的同时不增大芯片尺寸。其中，利用光子在芯片内进行高速传输的方案被认为是最有吸引力和发展前景的[1，2]。一方面，与电

7、子相比，光子作为信息的载体，传输速度快，传输带宽远大于金属线传输带宽，更重要的是光子间相互作用很弱，因而光信息传输具有更大的带宽和更高的速率；另一方面，集成光学器件的制作工艺与微电子的制作工艺具有极大的相容性，因此可以充分利用现有的微电子加工设备和技术来制作光电子芯片。更重要的是，光子技术在降低功耗，避免电磁干扰的同时还可以对光子进行操控，这是其它技术所不能及的。要用集成光学和微电子技术的手段来实现光电子混合功能芯片，就