一维斐波那契类光子准晶体旁瓣压缩的厚度啁啾和遗传算法研究

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本学位论文主要提出了用单一的非线性厚度啁瞅法来压缩反射谱旁瓣的新思路,以一维斐波那契类(Fibonacci-class,简记为FC)光子准晶体为例,运用啁啾法压缩了其反射谱中的旁瓣,并运用遗传算法搜索非线性调制函数中的多个参量,获得了理想的数值结果。  首先,我们介绍了啁啾法、遗传算法以及光传输理论。前人的研究发现啁啾法和切趾法都可以有效压制系统反射谱中的旁瓣,用切趾法或者线性厚度啁啾与切趾相结合的方法消除FC光子准晶体反射谱中的旁瓣的工作已有报道;但是,用非线性厚度啁瞅法压制旁瓣的研究目前还未见报道,通过遗传算法搜索最优的非线性函数中的可调参量更是我们提出的崭新思路。  其次,我们分别研究了FC4(11)和FC4(34)各自的三种系统的反射谱旁瓣压缩规律.第一种是传统的λC/4系统,对应于FC4(11)和FC4(34)系统,旁瓣幅度分别高达0.73和0.96,波峰高度与旁瓣幅度的比值分别仅为1.37和1.04。第二种是经过初步设计厚度的系统,旁瓣得到较好的压制,幅度分别约为第一种系统的1/8和1/7,而且波段缩小为第一种系统的1/38和1/12。第三种是我们用非线性啁啾法结合遗传算法优化第二种系统薄膜厚度后的系统:与第一种λC/4薄膜系统相比,啁啾后的第三种系统不仅将旁瓣压缩到前者的1/96,而且波峰高度与旁瓣幅度的比值提高到了前者的57倍左右。另外,我们设计的FC4(11)系统薄膜仅1353层,与前人的有关系统相比,这将大大降低实际制作难度。  综上,这些结果说明非线性啁啾法能够非常有效地压制FC光子准晶体反射谱中的旁瓣,同时遗传算法在搜寻最优参量匹配值的过程中也起到极大的作用。因此,这种方法对于优化准周期系统、周期系统以及非周期系统反射谱中的旁瓣都具有普遍的意义,而且,我们构造的啁啾一维FC光子准晶体是由两种非常普通的材料,SiO2和TiO2,构成的。这将为设计价格低廉的、更加实用化的多通道窄带光学滤波器和光学色散补偿器提供新的方法和途径。
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