低介电常数超材料在磁光隔离器中的应用-电子与通信工程专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 南京邮电大学学位论文原创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过 的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 本人学位论文及涉及相关资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。 研究生签名： 日期： 南京邮电大学学位论文使用授权声明 本人授权南京邮电大学可以保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文 档；允许论文被查阅和借阅；可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索； 可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。本文电子文档的内容和纸质 论文的内容相一致。论文的公布（包括刊登）授权南京邮电大学研究生院办理。 涉密学位论文在解密后适用本授权书。 研究生签名： 导师签名： 日期： 摘要 光子晶体的概念是在二十世纪八十年代末的时候提出的，发展到现在已经成为了现代科 学的重要研究领域。光子晶体是一种由金属材料或介质周期或准周期排列而成的人工材料。 它具有光子局域以及光子禁带等特性，因此一维光子晶体中加入磁光介质层所形成的一维单 缺陷磁光光子晶体在外加磁场作用下能在磁光介质层处增强磁光效应。一维磁光子晶体在实 现大的旋转角的同时还可以具有比较高的能量传输率。将低介电常数超材料应用到一维磁光 光子晶体中，不仅能够增大旋转角度，还能增强能量的传输率，为磁光隔离器的集成化提供 一种思路，同时也为低介电常数超材料提供了一种新的可能应用。 目前的一维磁光光子晶体结构，存在着一些普遍的问题：第一，光谱响应范围比较小， 一般只能在中心波长以及很小的波动范围内实现较好的光隔离，如果用于宽带通信时，器件 往往不能很好的满足要求；第二，带宽范围内频谱响应曲线欠平坦，对磁光隔离器的性能存 在影响；第三，结构的膜层总层数较多，不易于实际的制备。 针对上述所产生的问题，本文结合低介电常数超材料来设计一维磁光光子晶体结构，并 利用传输矩阵法对所设计的结构进行性能分析。本文的研究内容和结果可概括为： 1. 基于传输矩阵方法，探讨一维单缺陷磁光光子晶体的克尔磁光效应，结果表明，采用 低介电常数超材料制备层间阻抗差异较大的一维单缺陷磁光光子晶体，既易于在磁光 介质层形成较强的局域场，获得接近 45 度的克尔旋转角，又可增强光的反射，获得 较高的能量反射率。研究结果有助于制备层数少、结构简单而又具有良好工作性能的 光隔离器，也为低介电常数超材料提供了一种新的可能应用。 2. 基于传输矩阵方法，探讨一维多缺陷磁光光子晶体的法拉第磁光效应，结果表明，利 用低介电常数超材料，结合一维多缺陷光子晶体结构，可增强法拉第磁光效应，实现 宽带光隔离，并且使法拉第旋转角在中心波长处能接近 45 度以及较高的能量透射率。 研究结果有助于制备结构简单而频谱响应又平坦的磁光隔离器，为设计法拉第磁光隔 离器提供一种选择。 关键词: 光子晶体， 磁光效应， 低介电常数超材料， 传输矩阵法，磁光隔离器 I Abstract The concept of photonic crystal was put forward from the end of 1980s, and it has become an important research field of modern science. The photonic crystal is a kind of artificial material which is made of metal material or material with periodic or quasi periodic arrangement. Usingthe photon localization and band gap of the photonic crystal, one dimensional photonic crystal with defect can enhance magneto optic effect under the external magnetic field. One dimensional magneto photonic crystal has a large rotation angle and achieve higher energy transfer rate at the same time. Low dielectric constant super material applied to one-d