光子晶体类曲折波导慢波电路研究的中期报告.docx

光子晶体类曲折波导慢波电路研究的中期报告
光子晶体是一种具有周期性结构的介质，具有光子禁带效应和全反射现象。在光子晶体内部，可以通过调变周期距离来控制光波的传输和耦合，从而实现波导、滤波器、耦合器等功能。本文研究了光子晶体类曲折波导慢波电路的设计、制备和性能分析，提出了一些中间结果和结论。
1.设计
本文采用了三维光子晶体设计和仿真软件COMSOLMultiphysics，通过调整晶体结构和孔洞大小来实现类曲折波导的设计。具体来说，设计了一个由两个S形曲线和一个直线段组成的波导，波导总长为104个晶胞，总宽为11个晶胞。波导的曲率半径为8个晶胞，S形曲线的半径分别为4和6个晶胞。在波导内加入了两个螺旋式结构，用于实现慢波效应和增强光子-光子相互作用，从而提高电路的性能。
2.制备
为了制备光子晶体，本文采用了自组装法。具体来说，将硅球颗粒(直径为800nm)与微米级聚苯乙烯小球混合，经过震动自组装形成周期性结构。然后，采用化学浸蚀法将聚苯乙烯小球去除，留下空置的硅球阵列。最后，采用热氧化法将硅球转化为二氧化硅，得到光子晶体。
3.性能分析
通过计算和模拟，本文得到了光子晶体波导的色散曲线和群延迟曲线。结果表明，在波导中加入螺旋式结构，可以显著增大波导的群延迟，从而实现慢波传输。此外，还研究了波导在不同波长下的传输性能，得到了单模传输的条件和耦合效率等参数。
综上所述，本文通过光子晶体制备与计算方法，设计并制备了类曲折波导慢波电路，并对其性能进行了分析。结果表明，在波导中加入螺旋式结构，可以显著增加波导的群延迟，从而实现慢波传输和增强光子-光子相互作用。这些研究成果对于光学通信和量子计算等领域具有一定的应用价值。