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慢光可用来增强光与物质的相互作用,在光缓存、光通信、非线性光学等领域有着广泛的应用。在产生慢光的各种方法中,光子晶体波导(PCW)中的慢光因其在光通信领域的应用而成为近年来人们研究的热点。然而,由缺陷波导产生的高群折射率(ng)慢光通常伴随着大的群速度色散(GVD),从而严重限制了慢光的带宽,导致光信号畸变,影响了其在实际中的应用。针对当前慢光波导存在的GVD值大、带宽窄、损耗大等主要问题,在本论文中,我们研究了几种优化光子晶体慢光波导的方法,用平面波展开法(PWE)和时域有限差分法(FDTD)进行了仿真,并对仿真结果进行了详细的分析,最终得到了宽带宽、高群折射率、低GVD值的慢光。本论文具体内容如下:1.对慢光的概念及产生方法做了简要的介绍;阐述了PCW产生慢光的机理以及慢光的特性参数;给出了PCW慢光的两种研究方法——PWE和FDTD的计算原理,针对这两种方法详细说明了波导色散曲线的计算步骤;总结了光子晶体慢光波导的国内外研究现状。2.对正方晶格圆Si柱PCW和三角晶格Si基空气孔PCW进行了对比分析,发现通过减小前者一排介质柱的半径可以获得更低的群速度;研究了正方晶格圆Si柱PCW的缺陷柱半径对慢光特性的影响,发现随着缺陷柱半径的增加,群速度逐渐减小,而带宽也相应变窄;研究了三角晶格Si基空气孔PCW中缺陷空气孔半径的大小对慢光特性的影响,分别对rd>0.3a和rd<0.3a的情况进行了讨论,发现随着缺陷空气孔半径的增加,最大群速度呈逐渐减小的趋势;给出了不同频率的光在波导中传输时的能量传输图;通过两种PCW的对比,表明了三角晶格Si基空气孔PCW在产生慢光方面的优越性。3.基于三角晶格Si基空气孔PCW,沿着与波导平行的方向移动空气孔的位置,得到了群折射率为31、带宽为19.1 nm的慢光;通过在波导中嵌入沟槽,再沿着与波导垂直的方向移动空气孔,获得了群折射率为30、带宽为23.6 nm的慢光;将空气孔的形状改变为椭圆形,通过不断地调整长短半轴,最终获得了群折射率为22.7~35.7、带宽为16.7 nm的慢光。