1、光子晶體是一種介電常數(shù)周期性排列的人工介質(zhì)，它最基本的特征是具有光子帶隙，因而能像半導(dǎo)體控制電子一樣控制光子的運(yùn)動(dòng)。作為未來集成光路的基礎(chǔ)材料，光子晶體在光集成、光信息傳輸?shù)阮I(lǐng)域具有十分廣闊的應(yīng)用前景，探索和開發(fā)光子晶體新型功能器件已經(jīng)成為光學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本文即從光子晶體功能器件的理論設(shè)計(jì)開始切入光子晶體的研究領(lǐng)域。 本文以平面波展開法(PWM法)、時(shí)域有限差分法(FDTD法)以及介質(zhì)波導(dǎo)定向耦合理論為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了一個(gè)四端口

2、的光子晶體多路選擇器，實(shí)現(xiàn)了將三種不同頻率的光在通過光子晶體后分別從三個(gè)端口輸出，并且能量損耗很小；同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了利用光子晶體耦合器的耦合長(zhǎng)度來計(jì)算光波傳輸?shù)娜核俣?，這一方法可以運(yùn)用到研究光子晶體光纖的材料色散中。 我們將負(fù)折射材料運(yùn)用到一維光子晶體中，通過理論分析和仿真結(jié)果得到光子晶體的反射譜的高反射帶帶寬增大，邊緣地區(qū)單調(diào)變化，不存在普通光子晶體反射譜中的梳狀旁通帶，且兩反射帶之間的透射區(qū)變得狹窄。討論了光學(xué)厚度和周期數(shù)對(duì)于該

3、負(fù)折射光子晶體透射帶的影響：等光學(xué)厚度的情況下其透射帶具有周期性，且隨著周期的增加，高反射帶帶寬增大，邊緣地區(qū)單調(diào)變化更加迅速，兩反射帶之間的透射區(qū)隨之變得狹窄。 基于負(fù)折射材料和非線性材料的性質(zhì)——光強(qiáng)的改變會(huì)導(dǎo)致其折射率發(fā)生變化，從而影響光在光子晶體中的傳播，使光子晶體的帶隙發(fā)生移動(dòng)——我們?cè)O(shè)計(jì)了一種等光學(xué)厚度的一維非線性負(fù)折射光子晶體光開關(guān)，響應(yīng)時(shí)間在10-14數(shù)量級(jí)。又將非線性材料運(yùn)用到二維光子晶體中，即在普通二維光子晶