二維光子晶體能帶與應用元件

Abstract

光子晶體經適當的設計後將具有光子晶體能隙。其中二維光子晶體在製造上比三維光子晶體容易許多，所以應用的範圍較廣。本論文中先利用平面波展開法，探討光子晶體在TE mode及TM mode的能帶關係，並嘗試藉由調整光子晶體的介電質材料截面形狀與其排列的方式，讓TE mode與TM mode的能帶能夠在相同頻率的部分重疊，在應用時可以說是更加的方便。 另外若在光子晶體結構體中製造出一線缺陷，則可以得到光子晶體光波導，在能帶頻隙內的光波會被侷限在線缺陷通道，即使是彎曲通道高達90度的光波導結構，傳遞的能量也不會有很大的損耗，表示光波仍舊能順利地沿著通道行進。如果要將光波訊號一分為二，對於光子晶體波導結構也是非常容易的，只要在通道結構上設計成對稱的兩個通道，就能得到兩個幾乎完全一樣的光訊號。光子晶體也能應用在多頻道的分波多工系統。利用線缺陷製成的波導結構及具有頻率選擇效果的共振腔，我們可以得到一個具有濾波效用的分波多工系統，使兩種不同的頻率的光波經由分別兩個通道傳遞出來，更可以經由改變點缺陷的參數來控制我們想要的頻率，當然也可以將雙通道設計成一分為四的通道，藉以得到更多希望能到不同頻率的光波。