基于光子晶体及光子晶体光纤太赫兹传输器件的研究

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1、摘要摘要太赫兹(THz)波是指波长介于30-～30001zm之间的电磁波。随着太赫兹波产生技术的发展，太赫兹波的相关应用成为公认的研究焦点。为了实现应用系统，太赫兹波器件是必不可少的组成部分，而目前系统中，大都采用控制太赫兹波在自由空间传输的器件，使得系统不易控制。光子晶体是制作太赫兹波集成器件的有效结构。利用光子晶体带隙特性实现的太赫兹波传输控制器件必然会增加系统的可控性、稳定性、可集成性。本文的主要工作包括以下四个方面：1、利用布拉格光纤的结构，‘设计了一种高消光比的太赫兹开关。利用一维光子晶体的带隙原理分析了包层的损耗特性，从而实现了高消光比。除

2、了消光比极高的特点外，此开关还易于与用于传输太赫兹波的低损耗布拉格光纤耦厶口o2、利用两根布拉格光纤的耦合作用，设计了一种太赫兹波分束器。通过多'HJn磁场强度的变化可以改变包层内液晶分子取向的变化，从而控制分光比。本文采用奇偶模式理论分析了耦合长度，并模拟了外场连续变化时，液晶分子的取向变化。3、分析了二维光子晶体缺陷模带隙图的平坦区域，提出利用此区域和外场控制液晶分子取向的原理设计可调的太赫兹相位器件。分别分析了正方晶格和六角晶格的二维光子晶体，计算了当液晶折射率变化时缺陷模平坦区域的变化，从而得出可调相位器件的调节范围。4、提出了一种多功能光子晶

3、体太赫兹十字形波导。该波导可以在直通状态、分束状态、90。转折状态和关闭状态之间转换，从而实现了多功能、集成化的特点。采用了耦合模理论消除了回波损耗，并模拟了外场和太赫兹波的场分布，从而得到并优化了结果。关键词：太赫兹波、光子晶体、液晶、布拉格光纤、传输器件AbstractR粕bertz(THz)wavesrefertotheelectromagneticwaveswithwavelengthrangebetween30～300吮m．Inrecentyears，therehasbeengreatinterestinTI-Lzwaveapplicatio

4、ns．Torealizethefunctionoftheseapplicationsystems，THzwavedevicesareindispensable，however,inmostsystems，THzwavespropagateinthefreespace，SOitisdifficulttocontrolandguidethewaves．PhotonicCrystalsareeffectivestructurestoformTHzwaveguidedevices．Byusingthebandgapcharacteristics，theTHzw

5、avesdevicesbasedonphotoniccrystalsaresuretomakethesystemmorecontrollable，morestableandeasiertobeintegrated．Theresearchworkinthispapermainlycontainsthefollowingfourparts：1．UsingtheBraggfiberstructure，wedesignahighextinctionratioTHzswitch．Thetheoryaboutthebandgapinonedimensionalph

6、otoniccrystalsisusedtoanalyzedthelosscharacteristicofthecladdingandthusenhancetheextinctionratio．ThisswitchiseasytobecoupledwimtheBraggfiberforTHztransmission．2．BasedonthecouplingeffectbetweentwoBraggfibers，wedesignaTHzsplitter．Byutilizingexternalmagneticfield，wecontrolthedirect

7、ionoftheliquidcrystalmoleculesandthuscontrolthesplitratio．Weusetheevenandoddtheorytoanalyzethecouplinglengthandwesimulatethecontinuouschangeofthedirectionoftheliquidcrystalmoleculeswiththevariationofexternalfield．3．Weanalyzetheslowgroupvelocityl"egionofbandmapoftwodimensionalpho

8、toniccrystalswithlineardefect．Sucheffectandliqu