二维缺陷双连通四边形波导网络的极窄光子频带和强光子局域性研究

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本学位论文主要利用网络方程、广义本征函数法和广义分解消元法研究了由一维波导构成的、包含四边形基元回路的、二维周期网络波导系统的光透射谱和光子局域性质。在前人对波导网络研究成果的基础上,我们在二维缺陷双连通四边形波导网络引入了更多数目和位置的缺陷,并发现二维缺陷双连通四边形波导网络的光透射谱的中心区域存在多组极窄光子频带,本学位论文详尽的研究了这些由向二维缺陷双连通四边形波导网络中引入缺陷引起的极窄光子频带的数目和频率,以及向网络中通入具有这些极窄光子频带频率的电磁波后网络产生的光子局域性质。  首先,我们总结了极窄光子频带产生数目与引入缺陷数目、位置的关系,并给出了极窄光子频带数目与缺陷数目之间的公式,通过上述公式,我们可以通过引入不同数目的缺陷来调节所需极窄光子频带的条数。其次,我们探究了极窄光子频带频率与引入的缺陷的破缺程度之间的关系,我们给出了极窄光子频带的频率与缺陷的破缺程度两者之间的公式。通过上述公式,我们可以在一定范围内任意调节极窄光子频带的频率来调节所需极窄光子频带的频率。然后,我们发现具有这些极窄光子频带的频率的电磁波在网络中传播时将产生极强的光子局域。我们给出了网络产生的最大光子局域强度和缺陷的破缺程度之间的公式。通过该公式,我们在理论上可以通过调控缺陷的破缺程度获得几乎任意大小的最大光子局域强度。最后,我们将研究电子能谱的分解消元法拓展到光子频谱的研究中,在广义分解消元法基础上,提出了基于广义分解消元法的缺陷子模型,并用该模型对极窄光子频带的分裂规律进行了分析、预测和验证。综上所述,本文通过网络方程、广义本征函数法和广义分解消元法研究了由一维波导构成的、包含四边形基元回路的、二维双连通的周期网络波导系统的光透射谱和光子局域性质。其中,光透射谱中极窄光子频带数目和频率的规律,可以为设计光开关、滤波器等相关的光波导设备提供指导意义;强光子局域的性质将为基于强光子局域性质的全光器件提供重要的理论指导;基于广义分解消元法的缺陷子模型将为分析、预测包含连接缺陷的二维缺陷双连通四边形波导网络光透射谱中极窄光子频带的数目和频率提供了一种更为直观、简便、准确的方法。
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