光子晶体毕业设计论文
引言
光子晶体光纤（PCF），又称多孔光纤或微结构光纤，以其独特的光学特性和灵活的设计成为近年来的热门研究课题。这类光纤是由在纤芯周围沿着轴向规则排列微小空气孔构成，通过这些微小空气孔对光的约束，实现光的传导。独特的波导结构，灵活的制作方法，使得PCF与常规光纤相比具有许多奇异的特性，有效地扩展和增加了光纤的应用领域，因而成为目前国际上研究的热点。在光纤激光器这一领域内，PCF经专门设计可具有大模面积且保持无限单模的特性，有效地克服了常规光纤的设计缺陷。以这种具有新颖波导结构和特性的光纤作为有源掺杂的载体，并把双包层概念引入到光子晶体光纤中，将使光纤激光器的某些性能有显著改善。近年来，国内外的很多大学和科研单位都在积极开展光子晶体光纤激光器的研究工作。目前，国外输出功率达到几百瓦的光子晶体光纤激光器已有报道。本文阐述了PCF的一些独特优越特性、导光原理及对光子带隙导光型光子晶体光纤的结构设计，介绍了PCF的发展以及优化设计。
第一章光子晶体光纤概述
§1．1光子带隙型光子晶体光纤的理论进展
上个世纪，随着科学技术的不断发展，电子技术几乎进入了人们生活的各个方面，人们对大规模集成电路的微型化、高效化和稳定性提出了更多、更高、更新的要求，而传统的电子技术不能满足高端前沿的发展需要。因此，人们把目光投向于光子技术，希望可以用光子取代电子来获取、传输、存储和处理信息。光子与电子相比有许多优点，光子具有极快的响应能力、极强的互连能力、极大的存储能力和极高的信息容量，但是光子不能和电子一样随意控制，这使得光通信、光器件的研究和应用难以取得进步。科学家们正努力寻找一种新型光学材料使光子能被有效控制，结果光子晶体迅速成为研究焦点。
1987年，E．Yablonovitch[1]研究在固体物理和电子学中抑制自发辐射时，提出周期性结构中某些特定频率光的传播在一个带隙内被严格禁止；几乎同时S．John讨论在特定的无序介质超晶格中光子的局域性时，指出在规则排列的超晶格中引入某种缺陷，光子有可能被局限在缺陷中而不能向其它方向传播。由此提出了光子晶体的概念，指出光子带隙和光子局域是光子晶体的重要特征。直到1989年，Yablonovitch和Gmittern首次在实验上证实了三维光子带隙的存在，并指出当两种材料的折射率比足够大时，才能得到完全光子禁带，这一论断后来被广泛应用到实践中，成为得到光子禁带的重要条件。此后物理界才开始大举投入这方面的理论研究和实际应用，它完全不同于传统利用全反射理论来引导光传输，而是利用光子禁带，这样给光通讯领域带来了新的生机和活力。1999年国际权威杂志（Science）在预计所有学科研究趋势时，将光子晶体方面的研究列为未来的六大研究热点之一。
1992年，Russell提出光子晶体光纤的概：它是包层为有序排列的二维光子晶体，纤芯为破坏了包层有序排列的缺陷，光被局限在缺陷中进行传播。1996年英国的Southampton大学研制成功了世界上第一根光子晶体光纤，这项研究成果给光通信和光研究领域注入了新的活力，引起了全世界人们的普遍兴趣。接下来短短的十年间里，光子晶体光纤的研究和应用已经取得了较大的进步，并在（Science）和（Nature）杂志上多次有过相关报道，发表的论文数也是与日俱增。
目前光子晶体光纤的研究重点有：理论模型的进一步探讨、结构参数的理论计算、性能的模拟和测试、制作工艺的标准化、实验室实验和工程实际应用技术的研讨等。
1998年英国Bath大学的J．C．Knight[2]等人研制成功了第一根光子带隙型光子晶体光纤，包层具有蜂窝状结构的空气孔，中心为空芯，光束在空芯中传输。光子晶体光纤根据导光机制的不同可以分为全内反射型光子晶体光纤(TIR—PCF)和光子带隙型光子晶体光纤(PBG-PCF)。前者的导光原理与传统光纤相似，都是基于全内反射效应，纤芯的折射率大于包层的有效折射率；而后者是利用光子带隙效应，它的纤芯是空气，光场主要在气芯中传播，因而能够打破传统硅芯结构光纤的限制，如损耗、非线性和可利用的传输窗口等。PBG—PCF这种新型光纤具有一系列传统光纤无法比拟的特性如：极低的损耗保证了信号的长距离传输，极低的非线性效应保证了信号的保真度，全波段的单模工作为系统提供了充足的信道资源，零色散波长的人为控制避免了信号的相互串扰。这些特性除了可以用于光通信系统之外，还可以用于飞秒激光的压缩与产生、高精度光学计量等领域，发展前景十分广阔。
§ 1.2 光子晶体光纤PCF的结构
光子晶体的出现引起了对光子晶体光纤的研究。PCF包层中分布着一系列二维周期性排列的气孔，光纤中的光波导基于部分或完全光子频率禁带的存在，把光局限在低折射率的缺陷中（比如空芯结构），实现了一种新的导光方式。空芯光子晶体光纤这一概念最早是1991年由Russell提出的，随后Brisk等在1995年从理论上进行了论证[1]。经过十余年的发展，空芯光子晶体光纤已经成为一种成功的二维光子带隙结构，其光传播长度已经达到了1000量级。光子晶体光纤按其传输特性可分成两大类：全内反射（total internal reflection TIR）型和光子带隙（photonic band gap，PBG）型。
(1)全内反射光子晶体光纤
全内反射型光子晶体光纤结构类似于传统光纤，只是在光纤包层截面上有周期性分布的三角形或蜂窝状结构。导波方式与全反射原理类似而并不依赖PBG效应。由于纤芯折射率仍然大于包层的，全内反射型光纤的导光方式仍然是传统的反射式，TIR型光子晶体光纤的包层截面上不产生光子带隙，包层空气孔也不具有严格的周期性。PCF与传统的相比有许多奇异特性，例如无截至单模特性、非线性、反常色散性、高双折射性。只要改变光纤中的孔距与孔径的比值，就能改
变光纤的特性。由于它具有很大的应用前景，因此目前大多数的研究和应用都是针对这种类型。
(2)光子带隙光子晶体光纤
PBG型光子晶体光纤与TIR型光子晶体光纤最大的不同就是纤芯引入了折射率低于包层材料的空气孔缺陷。是基于一种全新的机制——光子带隙理论。光子晶体光纤利用包层中高度有序排列的空气孔形成PBG，纤芯则是在PBG中引入缺陷，使光仅能以缺陷态在纤芯中传播。Crega等人将一堆外径为l mm的空心玻璃柱绑在一起，然后在整体的堆积中心省去7根玻璃柱，形成很大的空气孔缺陷作为光通道，实现了光在中心空气孔中的传播。Wadsworth等人研究表明这种PCF 可传输99％以上的光能，而且空间光衰减极低，光纤衰减只有标准光纤的1/4～1/2。
§ 1.3 光子晶体光纤PCF的应用
光子晶体光纤的独特结构和导光机制以及种种优良特性，对于进一步实真正的全光通信[3-4]，工业，医疗等方面展示出了广阔的应用前景。
现代光通信正向着超远距离、超大容量的方向发展，空芯光子晶体光纤用作通信光纤极低的损耗保证了信号的长距离传输；高的损伤阈值和极低的非线性效应保证了高功率能量的传输和信号的保真度，也可能在未来的量子通信中用来传送孤子压缩态；全波段的单模工作为WDM系统提供了充足的信道资源；零色散波长的可控性质避免了信号的相互串扰，可在短波长处获得大的正常色散和长波长处获得大的反常色散，这可用于光通信中的色散补偿和脉冲压缩。另外，由于其价格目前还比较昂贵，损耗也比单模光纤大，要在近期利用空芯光子带隙光纤代替常规单模光纤进行长距离传输是不可能的。但利用它做成有源器件，在光通信中，特别是波分复用(WDM)系统和全光纤系统中使用是很有前途的，比如光纤激光器等。利用带隙型光子晶体光纤制作通信中的光器件可显著扩大通信容量和降低通信系统的成本。
(1)色散补偿
光子晶体光纤由于其包层的独特结构使得芯层和包层的折射率差增大，从而波导色散对光纤色散的贡献变大，结果光子晶体光纤在可见光波段具有零色散点甚至能够出现负色散。在纯石英及传统单模光纤中产生正常色散的波长上，在光子晶体光纤中都可以实现反常色散，基于此可以实现孤立子传播、进行色散补偿
和超短脉压缩等。Birks等人经过计算得出在通信波段．2 000 ps/km/nm的色散是可能实现的，据此能够得出这种光纤可以补偿其长度几十倍的标准光纤的色散，这远远超过了传统色散补偿光纤的色散补偿能力。光子晶体光纤的另一个突出特性就是零色散点可调，只需简单改变光子晶体光纤的微结构尺寸，就可以在几百纳米的范围内取得零色散。Knight等研究了多孔光纤的反常色散特性，其结果显示适当设计多孔光纤的参数就可以实现在从500nm到300nm很宽的波长范围内控制零色散点。PBG．PCF的色散特性依赖于包层空气孔的尺寸、形状和排列，因此可以根据需要通过改变包层的结构来获得所需要的色散。可在短波长处获得大的正常色散和长波长处获得大的反常色散，这可用于色散补偿和脉冲压缩。
(2)孤子压缩
光孤子是光纤中一种稳定的传输模式，克服了色散的制约，当光强度足够大时会使光脉冲变窄，脉冲宽度不到一个ps，有可能极大的提高了信号传输容量和传输距离。和光通信中利用光孤子压缩态可以减少噪声，提高信噪比，实现超大容量和超长距离传输。
(3)飞秒光纤激光器[5]
光纤激光器中反常色散和非线性相互作用对激光脉冲的形状起着关键的作用。空芯光子带隙光纤在带隙的长波长处表现出反常色散的特性，同时非线性非常小接近于空气的非线性，比传统的单模光纤低1000倍，因此它满足飞秒光纤激光器自相似演化的首要条件。康奈尔大学应用物理系Lim H等人报道了利用空芯光子带隙光纤的反常色散特性研制的飞秒光纤激光器，通过调整滤波片，可以获得自启动锁模，采用这种装置能产生高质量脉冲。自相似脉冲在该种激光器中的成功演化暗示了飞秒光纤激光器中的脉冲能有可能在将来超越固态激光器。
(4)光耦合器件
能量传输方面的应用对于空芯光子晶体光纤，光能量主要在空芯中传播，当光被耦合进入空芯波导光纤中时没有菲涅耳反射(因为外界和纤芯材料一样均是空气)，这种光纤可以作为高效率光耦合器件，使光通信中的连接器更新换代。
第二章 光子光子晶体光纤的理论研究
§ 2．1 光子晶体的能带理论
在固体物理理论中，电子在晶体中运动可视为一个电子在周期势场中运动，并由Schrdinger （薛定谔)方程描述：
22()()2r h ?V E m
-+ψ=ψ （2－1） 上式中的势场()r V 是以T 为周期场,具有周期性，其周期为晶格常数n R →
()()n V r V r R →→→=+ （2－2）
式中112233n T n a n a n a =++为晶体矢量，(i a 为晶格基矢，q 为整数) 由此平移对称，并结合周期性边界条件，即得到电子能带结构理论。
而当光在介质中运动时，根据光子的电磁理论，在定态下电磁波运动方程为：
22()()0r r E k E ?+= （2－3）
式中2
22k u c ωε=，若介质为非磁性介质，有u =l 。对均匀各向同性介质而亩，其
介电常数ε占是一个与位置无关的量。但是介电常数是非均匀的、并且电常是：
2'2()cos cos sin sin cos ()2k k ka kb ka kb K a b kk
+-=+ （2－4） 简化得:
cos cos p ka Ka ka
-= (2－5) 所以当：cos 1sin p ka ka ka -≤ 决定方程有解时k 的取值范围，由此可以看出，k 的取值是有间断的并不连续，这种情况类似于半导体材料中的电子情况，在连续处形成能带，在间断处形成带隙，但光子与电子在色散关系上有区别。原因在
光
于能量表达式E h hkc ω==，其色散关系特点是E 与k 成线关系。而电子的能量表达式是：222h k E mE =与2k 成平方关系。这种差别如图：
图 2-1 电子与光子的能量图
§ 2．2 光子晶体波导的导光原理
如图2-2 所示的PCF 中, 存在两种截然不同的导光机制【6】. 最初提出PCF 概念的时候, 希望利用PBG 效应来导光。数值分析表明, 六边形晶格结构存在完全的二维禁带,即在一定频率范围内光无法在横向传播, 只有在空气孔相当大的时候(孔直径不小于孔间距的40%)禁带才会出现。当该结构中引入缺陷时, 如图2-2中的1个空气孔缺失就会在禁带中产生局域态，PCF 就有可能利用这个局域态沿着光纤方向导光。图2-2所示光纤中PCF 导光已经在实验室中实现。如果空气孔采用蜂窝状的分布结构, 会导致更宽的PBG 。光子带隙光子晶体光纤导光方式也已经发现，采用PBG 导光,除了要求较大的气孔外, 还要求较精确的气孔排列。
图2-2
第2种导光机制称为全反射结构,与普通光纤的传光方式类似, 它对空气孔排列的精确程序要求较低, 也不要求大直径的气孔。中间空气孔缺失而引起缺陷,会
使中间的缺陷区域和外围的周期性区域出现有效折射率差,从而使光可以传播,中间的缺陷相当于纤芯, 而外围的周期性区域相当于包层。全反射型的导光机制已经被证实,它并不依赖于周期性结构产生的PBG。在理论上,其它类型的气孔排布也可以达到同样的功能。这种导光机制的PCF实现起来相对简单,目前大多数的研究和应用都是针对这种类型的,本文讨论的PCF特性与应用也主要以它为主。值得注意的是,如果空气孔较大,并且选择合适的晶体结构,PBG导光和全反射型导光可以共存于PCF中。由于PCF的新颖性,这里有必要区分有关概念.光子晶体指的是在一维,二维或者三维空间上介电常数周期分布的材料；PBG是指在二维或三维空间中,某一限定波长范围内所有的光模式都被抑制。根据上述定义, 光纤布拉格光栅(FBG)也是光子晶体,它存在阻带但不存在禁带结构,PBG 只在特别设计的光子晶体中才会出现,一般光子晶体并不都具有PBG结构, 相应的也并非所有的PCF都利用PBG结构导光。
§2．3 光子带隙型光子晶体光纤的分析方法
光子带隙特征主要由光子晶体中晶格结构、介电常数的调制周期和调制深度决定的，可以通过对以上参数进行设计，找到理想的带隙结构。光子带隙是光子晶体区别于其他光学材料的最大特点，是其特殊的导光机理，电磁理论是一切分析的基础，同时利用数值方法模拟光子带隙特性，进而优化参数，设计光子晶体己成为研究热点。目前，比较流行的计算带隙的方法有：比如有效折射率法、平面波扩展法、有限元法、时域有限差分法、多极法等等为第三章和第四章的数值模拟计算提供理论依据。其中，有效折射率法仅适用于纤芯折射率大于包层有效折射率的情况；平面波法针对周期性结构的光波导，对于折射率不规则分布的结构就无能为力；时域有限差分法分析全面，但是计算量往往非常大；有限元法应用广泛，也适用于电磁场问题的求解，是分析光子晶体光纤的一个有力工具。这些方法各有特点，除了通过有效折射率法可以得到近似的解析解之外，其他方法得到的都是数值解。
§2.3.1 有效折射率法
等效折射率法是将光子晶体光纤粗略等效为阶跃光纤，这种方法在光子晶体
光纤包层空气填充率不太大，即包层和纤芯相对有效折射率差较小时，是一种很好的近似方法。并合理的略去光子晶体光纤的细节，利用几个关键的参数从整体上描述光子晶体光纤的结构特点。
图2-3 高折射率纤芯光子晶体光纤
光子晶体光纤的模式特征主要由其基模决定，因此全矢量有效折射率法是首先建立将光子晶体光纤等效为一阶跃型折射率光纤后的全矢量基模特征方程，而后类比于此特征方程可以直接得到求解包层有效折射率的矢量特征方程。在求出包层的等效折射率后再求解等效的阶跃型折射率光纤的基模特征方程得到模式的传播常数FSM β和模式的有效折射率eff n ，最后求得光子晶体光纤的波导色散和总色散。
对于光子晶体做包层，纯石英材料为纤芯的光子晶体光纤，其中的电磁场传播常数β就满足00FSM k n ββ<<，这里0k 为自由空间波矢量。有效折射率法大大简化了计算量，同时保证了计算的正确性。合理而有效的等效方法是简化计算，提高计算精度的关键。
§2.3.2平面波展开法
平面波展开法(plane wave expansion method)PWD [8 ]是光子晶体理论中物理概念较为清晰的一种常用方法，可以用于处理一维、二维和三维复杂的周期性结构问题。其以布洛赫（Bloch ） 原理为基础，对介电常数和电磁波进行傅立叶变换(fourier)，转换到倒易空间，将偏微分方程组转变为代数本征值方程，特征值即为不同波矢对应的归一化频率。
§2.3.3 正交函数方法
正交函数方法最初由T．Monro等人提出的。正交函数方法是将光子晶体光纤的横向折射率和横向电场用正交函数展开，通过直接求解Maxwell方程得到模式场的传输常数和场分布。由于正交函数法利用了模场在光子晶体光纤中的局域性，其计算效率得到了很大的提高。使用这种方法的关键是对光子晶体光纤的横向折射率分布的表达，对光子晶体光纤横向折射率刻画得越精确，结果就越准确。但在现有模型中，包层光子晶体结构是使用周期性的余弦函数进行展开，而对于单一的中心折射率缺陷就只能用Hermite—Gassian函数进行表示，这种模型在光子晶体光纤空气孔较小的情况下对横向折射率的表示有较高的精度，但在空气孔较大时，对中心折射率缺陷的描述会出现较大的误差。针对该问题，我们研究组的研究人员提出了超格子叠加模型，在该模型中，将含有缺陷的光子晶体结构视为两种周期性结构(PCI、PC2)的叠加，其中PCI表示包层区的光子晶体结构，PC2表示由中心缺陷构成的周期性结构。这样做的优势在于使得中心折射率缺陷结构也可以使用周期性的余弦函数来表示，从而增加刻画光纤横向折射率分布的精确性，提高了模型的计算精度，然而其代价是增加了一定的计算量。
§2.3.4 时域有限差分法(FDTD)
麦克斯韦（Maxwell）旋度方程可以写成如下的形式：
*
D H
t
→→?
?=
?
（ 2－6 ）
*
B E
t
→→?
?=
?
（ 2－7）
时域有限差分法[9-10]由K. S. Yee 在1996年在其论文《Numerical solution of initial boundary value problems involving Maxwell's equations in isotropic media》[K. S. Yee, IEEE Trans. Antennas Propagat. Page(s): 302-307, 1966, Volume: AP-14 ]中提出，其模型基础就是电动力学中最基本的麦克斯韦方程（Maxwell's equation）。时域有限差分法直接求解依赖于时间的麦克斯韦旋度方程，利用二阶精度的中心差分近似，把旋度方程中的微分算符直接转化为差分形式，每一步方法无需作矩阵求逆运算，因此比其他数值方法更有效，精
确度更高。
§2.3.5 多极法
多极法的公式是多芯传统光纤一种计算方法的扩展，关键是利用孔是圆形这一特点，可以非常精确地体现当微结构光纤孔任意排布时模式的对称性。它可以求解出模式传播常数的实部和虚部，根据虚部的值就可以计算出由于包层只有有限个孔而产生的束缚损耗。多极法将频率作为输入分量，输出传播常数。多极法适合于分析具有圆形孔的光子晶体光纤，显著优点是可以预算PCF中的泄露损耗，避免产生假的双折射。它主要针对频域特性，适用于计算色散问题。但随着空气孔数量的增大，计算量和计算时间急剧增加，不适合孔数量很多的情况。
小结通过对全内反射型光子晶体光纤各种研究方法的介绍，我们可以发现上述方法各有优缺点，在实际应用中研究者应根据不同情况选取不同的方法，或者将几种方法结合运用以取得更好的效果。
第三章光子晶体光纤带隙特性分析
§3．1 光子晶体光纤的色散特性
光纤中的色散是指信号能量中的各种频率分量在传输光纤中的群速度(因而传播的时延)不同而产生的波形失真;这些分量包括基于发射波的调制和发射振荡源的光谱宽度而不同的频率分量，还有在多模传输光纤中不同传输模式的分量等等。这种在传输光纤中产生“时延失真”的现象就被称作“色散”。由不同的物理机理引起的色散有两类：波长色散和模式色散对光子晶体光纤而言，由于它可以由同一种材料制成，所以纤芯和包层可以做到完全的力学和热学匹配，使得纤芯和包层间的折射率差不会因为材料的不相容而受到限制。包层的有效折射率是波长的函数，导致光场在包层中的分布出现了新的变化，因而产生了零色散波长可调，近零超平坦色散，高负色散等不同于传统光纤的色散特性。西班牙的Ferrando等人早在2000 年就报道了他们关于近零超平坦色散的研究结果，通过选择d和Λ的值，可以在 1.52um为中心的543nm波长范围内得到色散D=+1ps/(nm.km)的PCF(d≈0.73um，Λ≈3.02um)；在428nm范围内得到D=±0.5ps/(nm.km)的色散值(d≈0.63um，Λ≈2.64um)。
在纤芯中掺杂也可以改变PCF的零色散波长，实验发现，对于空气孔直径d 为0.345μm空气孔间距为2.3μm的PCF，掺杂浓度C为7%，掺杂半径r从0 μm 变为0.75μm时，零色散波长从 1.474 μm变为 1.653μm。当d=0.558um，Λ=2.62μm,C=3% , r=1 时μm，在1430nm到nm波长范围内，可得到超低超平坦的色散。这种超宽带低色散的PCF在波分复用通信系统中具有重要的应用价值。为了克服色散对通信容量的限制，可以采用适当的技术补偿光纤的色散，使色散导致的光信号的传输畸变减至最少。补偿光纤的负色散值越大，所需要的光纤长度就越小。经过合理设计其包层的几何结构后，光子晶体光纤不但可以在单一波长下得到很大的负色散值，而且在较宽的波长范围内也可以取得理想的色散效果。Birks等人的研究表明，在PCF中可以实现-2000ps/(nm.km)的色散，也就是说这种光纤能够对长度为其100倍的普通光纤进行色散补偿。
§3．2无截止单模特性
在传统的阶跃光纤中，光纤的归一化频率定义为
()1
2220s cl V k a n n =- （3－1）
式中： s n 光纤芯层的折射率 ；cl n 光纤包层的折射率；a 光纤芯层半径 光纤的单模传输条件为0
()1
22
20eff s eff V k a n n =- （3－2）
式中：s n 光纤芯层的折射率； e f f n 包层的有效折射率； a 光纤芯层半径
有效折射率的大小与包层的结构和传输光波的波长有关。当波长减小时，光束截面向纤芯收缩，这样就会使得有效折射率增加，导致纤芯和包层的折射率差减小，使得eff V 在波长减小时可以趋向于一个固定的值，这样就使得当波长减小
时可以满足eff V <2.405，从而能维持较短波长的单模传输。适当设计包层的参数就可以在任意波长上满足单模传输条件，试验发现，对于中心缺陷一个空气孔的 PCF ，当 Λ=10μm (Λ为两相邻空气孔的中心距)，d Λ ≈0.45(d 为空气孔的直径)时，可实现单模传输；中心缺陷三个空气孔时，当Λ=6μm ， d Λ≈0.25时，可实现单模传输。
§3．3 高双折射效应
传统的保偏光纤是基于高双折射光纤的，常采用的方法有制作非圆截面光纤、非轴对称性的纤芯折射率分布。制作高双折射光纤一般需要引入形状双折射或者应力双折射，这样会使它的工艺难度和制作成本大大增加。但是对于光子晶体光纤来说，我们可以通过改变它的包层结构参数来使其具有高双折射性。 §3．4 非线性特性
光子晶体光纤将成为最理想的第三代非线性【】的光学介质，因为它既能够保持激光的高功率密度和相互作用长度，又能够保持脉冲宽度不变。通过减小PCF 的纤芯的面积可以极大地增强光纤中的非线性效应。同时熔石英和空气极大的折射率差可以增强波导色散的作用，使得PCF 的零色散点可以移到1．3 μm 。PC F 研究的一个热点就是非线性效应，以超连续光谱的产生、光孤子效应、自相位调制、交叉相位调制、四波混频、受激拉曼散射、受激布里渊散射以及频率变化的非线性特性方面的理论成果已经大大的丰富了原有非线性光纤光学的内容。
第四章 设计光子带隙导光型光子晶体光纤结构
4.1 带隙型光子晶体光纤带隙结构的数值模拟
条件：“原子”为空气孔空气的折射率0.11=n ，背景材料为熔融硅，材料的折射率为46.1=n ，孔直径d ，孔间距 Λ=2.3μm ，中心纤芯充满空气，包层为空气孔和二氧化硅六角形排列结构,中心空气柱的半径R=0.6μm ，根据六角型结构空气填充率计算公式：2
2
23R f a π=， 本论文对光子带隙型光子晶体光纤进行理论模拟
【11】的软件利用了
Opti-FDTD 软件 ，理论模型如图4.1所示：
图 4－1 光子带隙导光型光子晶体光纤结构
§4.1.1 光子晶体光纤的有效折射率
有效折射率【12】是子晶体光纤的重要参数，与光子晶体的色散等其它特性密切相关。利用 OptiFDTD 软件，我们能直接得到光子晶体光纤在不同的波长时不同模式的有效折射率。
2eff n k ββλπ
==，β为传输常数，不同的传播常数，有不同的有效折射率。
波长变化范围 0.8—1.4μm ，波长变化每间隔0.02μm 计算基膜有效折射率。
λ（μm ）
0.8 0.82 0.84 0.86 0.88 0.9 d Λ=0.52 1.45201 1.45163 1.45124 1.45085 1.45044 1.45003
λ（μm ）
0.92 0.94 0.96 0.98 1.00 1.02 d Λ=0.52 1.44962 1.44919 1.44876 1.44832 1.44787 1.44742
λ（μm ）
1.04 1.06 1.08 1.1 1.12 1.14 d Λ=0.52 1.44696 1.44649 1.44601 1.44553 1.44505 1.4445
λ（μm ）
1.16 1.18 1.2 1.24 1.26 1.28 d Λ=0.52 1.44405 1.44354 1.44303 1.44251 1.44145 1.44091
λ（μm ）
1.3 1.32 1.34 1.36 1.38 1.4 d Λ=0.52 1.44037 1.43982 1.43926 1.43870 1.43814 1.43756
图 4-2 基模有效折射率随波长的关系曲线图（dΛ=0.52）
由上曲线图显示：空气孔直径d和孔中心距离Λ不变时，基模有效折射率随入射波长的增大而降低。
§4.1.2 模场分布图
计算波长分别为800nm，1100nm，1300nm和1550nm的光波在六边形排列的光在晶体光纤的电场分布图。PCF采用
SiO材料打空气孔柱形成，折射率为
2
n=1.46，孔间距Λ=2.3μm，空气孔直径d=1.2μm，dΛ=0.52，利用OPti -FDTD 软件模拟。
a 波长λ=800nm
b 波长λ =1100nm
C 波长λ=1300nm d 波长λ=1550nm
图 4-3 PCF 截面电场分布【13】
图4-3 是PCF 截面电场分布,它的横坐标是x轴，纵坐标是Y轴，越接近纤芯场强越强。计算结果表明场主要集中在纤芯区，但仍有一部分的光扩散到空气孔的包层中。经过比较发现在波长较短时，纤芯中的能量更加集中，反之则能量扩散到包层中。对不同波长的场分布模拟是，对于长波长，纤芯的场分布呈现六边形，对于短波长，纤芯的场分布呈现圆形。这说明了对于长波长，空气孔洞的排列对光子晶体光纤的场分布有更大的影响。原因是由于二氧化硅材料的折射率随着波长的变长而减小，导致包层的等效折射率减小。产生与普通光纤相似的全反射现象。
在利用全反射效应来传导光波的光子晶体光纤中，全反射的产生只是与纤芯和包层的有效折射率有关，因此通过改变孔柱的直径改变该折射率，就能对场分布产生影响。
当包层空气孔间距Λ=2.3μm不变，，纤芯结构对模场的影响。波长 1.3μm
λ=，空气孔直径分别是d=0.69， 1.2μm
d=和 1.38μm
d=,μm的截面电场分布图。
d
Λ=0.3 d
Λ=5.25
d
Λ=0.6 d Λ
= 0.7
图4-4 空气孔直径的增大时模场分布截面图 在几何结构参数相同的情况下，在空气孔间距不变的情况下，随着空气孔直径的增大，模场就越集中在纤芯部分；当d Λ=0.7时，光在光子带隙型光子晶体光纤中传输效率最高， 0.1d <Λ或0.7d >Λ的光子晶体光纤不易制作，d
Λ超过阈值继续增大时，，包层区域的有效折射率就越小，于是纤芯与包层之间的折射率差就越大，这将加强全反射效应，更多的光波场将被限制在纤芯中。 §4.2光子晶体光纤的色散
色散特性也是光纤的一个非常重要的性能,包括材料色散、波导色散和模式色散。由于光子晶体光纤是由单一材料组成，因此材料色散是保持不变的，光纤的波导色散决定了光子晶体光纤的总色散。波导色散与光子晶体光纤的结构参量有关，因此合理设计光纤的结-构，即调整包层空气孔的尺寸d 和孔间距Λ，可以有效的控制波导色散。
§4.2.1 色散的概述
(1) 材料色散 光的波长不同，折射率n 就不同，光传输的速度也就不同。因此，当把具有一定光谱宽度的光源发出的光脉冲射入光纤内传输时，光的传输速度将随光波长的不同而改变，到达终端时将产生时延差， 传输速度的不同就会引起脉冲展宽，导致光纤的色散。
(2)模式色散 模式色散又称模间色散，光纤的模式色散只存在于多模 光纤中。每一种模式到达光纤终端时间先后不同，造成了脉冲的展宽，从 而出现色散现象。
(3) 波导色散 由于光纤的纤芯与包层的折射率差很小，因此在交界面产生全反射时，就可能有一部分光进入包层之内。这部分光在包层内传输一定距离后，又可能回到纤芯中继续传输。进入包层内的这部分光强的大小与光波长有关，这就相当于光传输路径长度随光波波长的不同而异。把有一定波谱宽度的光源发出的光脉冲射入光纤后，由于不同波长的光传输路径不完全相同，所以到达终点的时间也不相同，从而出现脉冲展宽。具体来说，入射光的波长越长，进入包层中的光强比例就越大，这部分光走过的距离就越长。这种色散是由光纤中的光波导引起的，由此产生的脉冲展宽现象叫做波导色散。
（4）偏振模色散 指单模光纤中偏振色散，简称PM （Polarization Mode Dispersion ），起因于实际的单模光纤中基模含有两个相互垂直的偏振模11X HE 和11y HE ，沿光纤传播过程中，由于光纤难免受到外部的作用，如温度和压力等因素变化或扰动，使得两模式发生耦合，并且它们的传播速度也不尽相同，从而导致光脉冲展宽，展宽量也不确定，便相当于随机的色散。随着传输速率的提高，该色散对通信系统的影响愈来愈明，而且越来越不可低估。
§4.2.2 PCF 的色散分析
光子晶体光纤的模式特性随波长改变很快，PCF 在很大波长范围内可以得到较大的色散【14】，实现反常色散，于是，人们可以实现孤立子传播、进行色散补偿和超短脉冲压缩等。
总色散与波导色散的计算公式：
()()()w m D D D λλλ=+，
22
()eff w d n D c d λλλ=-，m D 为材料色散，w D 为波导色散，eff n 为基模的有效折射率， 材料色散m D 可直接由Sellmeier （赛尔迈耶尔）方程得到。总色散随波长的变化关系如式就可以确定。
§4.2.3 色散特性曲线分析
由计算的孔间距Λ=2.3μm，空气孔直径与空气孔间距比dΛ分别为
0.3,0.4,0.5,0.6 ,0.7 ,0.8,0.9 时，总色散与波长的关系曲线如图:
图 4-5对于不同的dΛ( Λ=2.3μm) 色散随波长的变化曲线图 4-5 说明了色散系数随波长的增加和dΛ的增加而增加；并且随着dΛ的增加色散零点向短波段移动，而在长波段随波长的增加色散系数趋于平缓。当空气孔径与孔间距之比dΛ小于O.45时，光纤可以保持单模传输特性。dΛ，越小，总色散曲线越接近材料色散，这意味着当光纤的包层空气孔很小的时候，包层空气孔对光子晶体光纤的色散特性影响也很小，所以其总色散趋近于材料色散。
§4.2.4 用于色散补偿的光子晶体光纤
掺铒光纤放大器的实用化已经解决了损耗问题，应如何解决色散问题，用l550 nm波段实现超高速通信的一个研究热点。随着人们对光子晶体光纤制作和理论研究的不断深入，光子晶体光纤的高度色散【15】可调特性为色散补偿光纤的设计提供了新的机遇。
固体物理课题论文
合肥学院 HEFEI UNIVERSITY 《固体物理》课程论文 题目:一维光子晶体的能带结构研究 系别: 化学与材料工程系 专业:粉体材料科学与工程 班级:粉体（2）班 学号:1103012034 姓名:王慧慧
一维光子晶体的能带结构研究 摘要： “光子晶体"的概念是1987年S．John和E．Yabloncvitch分别提出来的。而在当今世界，科学家们在不断研究电子控制的同时发现由于电子的特性，半导体器件的集成快到了极限，而光子有着电子所没有的优越特性：传输速度快，没有相互作用。所以科学家们希望能得到新的材料，可以像控制半导体中的电子一样，自由地控制光子。与此同时随着科学技术的发展特别是制造工艺技术的发展，使得光子晶体的制造不仅变得可能，还得到了长足的进步，在可见光及红外波段可以制成具有所需能带结构的光子晶体，实现对光的控制。因此近年来光子晶体得到深入广泛的研究与应用。 关键词：光子晶体能带结构半导体器件 引言 20世纪50年代半导体技术的广泛应用推动了信息产业的迅速发展。信息产业的核心是建立在半导体材料基础之上的微电子技术。如今，电子和微电子技术正在走向物理上和技术上的极限，如速度极限、密度极限。这些难以逾越的极限对信息技术的进一步发展提出了重大挑战。其根本原因在于半导体集成电路中信息的载体是电子，而电子是费米子，带电量，存在库仑力，因此集成度过高时，电子之间互相影响，从而极大降低集成电路的性能。如果光子作为信息的载体的话，则不存在以上问题，光子有着电子所部具备的优势。光子晶体是一门正在蓬勃发展的新学科，它吸引了包括经典电磁学、固体能带论、半导体器件物理、量子光学、纳米结构和
现代简约室内家居毕业设计论文
美术与设计学院毕业创作（设计）说明 类别《室内空间设计》 姓名： 学号： 作品名称： 专业/届别： 指导老师： 职称：
中文摘要 本次设计为149平的家具设计图，是表达业主一种的生活态度。现代简约家居设计，是年轻喜爱的简约而很有个性、功能性的一种设计风格，该方案所选用的设计风格为现代简约风格，就是通过对比度，和空间的明亮感给人一种温馨时尚的浪漫气息。 本次设计根据业主要求，以人为本不仅从居住的舒适性方面进行考虑，更考虑业主一天劳累奔波，通过颜色明亮让他回到家可以更快的缓解工作压力，忘却不悦越心情,符合业主的心里，摒弃一切复杂的装饰。 关键词：家居设计、现代简约风格、简约时尚 目录 摘要.................................................................................I 前言 (1) 第一章室内设计的概述 (2) 第二章设计风格与构思 (3) 设计风格 (3) 设计构思 (4) 第三章设计作品陈述 (5) 客厅设计 (5) 主卧室设计 (5) 书房设计 (6) 餐厅设计 (7)
第四章总结 (8) 参考文献 (9) 附录 (10) 致谢 (15) 绪论（前言） 在经济迅猛发展的今天，人们对居住空间的使用功能与审美功能提出了更新、更高的要求，人们可以根据自身喜好充分运用各种内饰与材料来创造个性化的室内空间。 如今消费者更多追求的是环保化、个性化、简洁化的设计风格。并且追求的是一种对当今文化内涵的诠释，一种个性的表现。人们对自己的生活环境需求在不断提高。渴望得到一种简洁大方，崇尚舒适的空间，以此来转换精神的空间。 本课题主要是通过对业主生活需求，从外型上，功能上，颜色布局和材料的选择配上合理设计，让业主业主不仅能感受到时尚现代简约而不简单的设计，又能让业主感受到家的温馨和港湾，让业主能回到家感受到宽敞明亮，忘却工作上的疲惫和都市的喧哗。 第一章室内设计概述 室内设计也称为室内环境设计，室内环境是与人们生活关系最为密切的环节。室内空间是根据空间的使用情况、所处的环境和相应的要求，运用科学的技术手段和设计方案，改造出功能合理、居住舒适、满足人们物质和精神需求的室内空间环境。这一空间环境具有利用价值，更能满足人们的功能要求，也反应了历史、建筑特色等因素。环境设计不仅给我们提供功能适宜空间，更重要的是提高了人们的生活
光子晶体毕业设计(论文)
光子晶体毕业设计 引言 光子晶体光纤（PCF），又称多孔光纤或微结构光纤，以其独特的光学特性和灵活的设计成为近年来的热门研究课题。这类光纤是由在纤芯周围沿着轴向规则排列微小空气孔构成，通过这些微小空气孔对光的约束，实现光的传导。独特的波导结构，灵活的制作方法，使得PCF与常规光纤相比具有许多奇异的特性，有效地扩展和增加了光纤的应用领域，因而成为目前国际上研究的热点。在光纤激光器这一领域内，PCF经专门设计可具有大模面积且保持无限单模的特性，有效地克服了常规光纤的设计缺陷。以这种具有新颖波导结构和特性的光纤作为有源掺杂的载体，并把双包层概念引入到光子晶体光纤中，将使光纤激光器的某些性能有显著改善。近年来，国内外的很多大学和科研单位都在积极开展光子晶体光纤激光器的研究工作。目前，国外输出功率达到几百瓦的光子晶体光纤激光器已有报道。本文阐述了PCF的一些独特优越特性、导光原理及对光子带隙导光型光子晶体光纤的结构设计，介绍了PCF的发展以及优化设计。
第一章光子晶体光纤概述 §1．1光子带隙型光子晶体光纤的理论进展 上个世纪，随着科学技术的不断发展，电子技术几乎进入了人们生活的各个方面，人们对大规模集成电路的微型化、高效化和稳定性提出了更多、更高、更新的要求，而传统的电子技术不能满足高端前沿的发展需要。因此，人们把目光投向于光子技术，希望可以用光子取代电子来获取、传输、存储和处理信息。光子与电子相比有许多优点，光子具有极快的响应能力、极强的互连能力、极大的存储能力和极高的信息容量，但是光子不能和电子一样随意控制，这使得光通信、光器件的研究和应用难以取得进步。科学家们正努力寻找一种新型光学材料使光子能被有效控制，结果光子晶体迅速成为研究焦点。 1987年，E．Yablonovitch[1]研究在固体物理和电子学中抑制自发辐射时，提出周期性结构中某些特定频率光的传播在一个带隙内被严格禁止；几乎同时S．John讨论在特定的无序介质超晶格中光子的局域性时，指出在规则排列的超晶格中引入某种缺陷，光子有可能被局限在缺陷中而不能向其它方向传播。由此提出了光子晶体的概念，指出光子带隙和光子局域是光子晶体的重要特征。直到1989年，Yablonovitch和Gmittern首次在实验上证实了三维光子带隙的存在，并指出当两种材料的折射率比足够大时，才能得到完全光子禁带，这一论断后来被广泛应用到实践中，成为得到光子禁带的重要条件。此后物理界才开始大举投入这方面的理论研究和实际应用，它完全不同于传统利用全反射理论来引导光传输，而是利用光子禁带，这样给光通讯领域带来了新的生机和活力。1999年国际权威杂志（Science）在预计所有学科研究趋势时，将光子晶体方面的研究列为未来的六大研究热点之一。 1992年，Russell提出光子晶体光纤的概：它是包层为有序排列的二维光子晶体，纤芯为破坏了包层有序排列的缺陷，光被局限在缺陷中进行传播。1996年英国的Southampton大学研制成功了世界上第一根光子晶体光纤，这项研究成果给光通信和光研究领域注入了新的活力，引起了全世界人们的普遍兴趣。接下
现代简约风格毕业设计论文
本次设计在设计中运用简洁的造型、明快的基调、和谐的陈设搭配,将人与家居环境融合起来,并体现现代家居生活的品质,以舒适作为室内装饰的出发点,舍弃复杂的造型和繁复的装饰,使总体空间大气、优雅而又整洁、宁静。 色彩在室内装饰中是另一个重要的元素,虽然色彩的存在离不开具体的物体,但它却具有比较形态、材质、大小更强的视觉感染力,视觉效果更直接,根据空间使用者的职业和年龄,以及空间的氛围需求选择不同的色彩,以此创造相应的室内空间个性。 在这个设计方案中现代简约风格在设计中得到了淋漓尽致的诠释。这种风格的家居没有花哨的装修,没有让人眼花缭乱的物件,摒弃了一切繁复的装饰。 关键词室内装饰简洁色彩 一、设计定位 本次设计的案例中没有浓烈的色彩,没有烦琐装饰的居室风格。人在其中,能获得一种解放,一种不被环境包围的释然。于是,人和家具便脱离了空间的概念和谐相处,这就是现代简约居室的魅力。 简约的居室一定不是花哨的,给人的感觉不是浓妆艳抹,而是宁静利索。简约的用色定义并不是只用单一种颜色,但是一般来讲,简约空间里的主题颜色不要超过两种,最好是一种,作为点缀的颜色面积一定要小,在整体设计中起到画龙点睛
的作用,但最好不要“喧宾夺主”。 家装提倡天然的装饰材料,没有艳丽的色彩,没有过多的修饰,整体设计横平竖直,还原材料的本体。天然石材如大理石、花岗岩等,天然木材,这些材料来源于自然,拉近了人和材料、人和自然的距离,给人一种亲切感,整体极简现代。 以自然为本、力求简洁是本案的设计定位。 二、设计过程及分析 根据以上原则,方案初步在设计初期的展开过程中,首先对原始图框进行深入的分析,划分所需的功能区域,整体地对平面设计功能做出一个结构功能划分图。 1.客厅 由此确定了整个起居室的大致功能的布置,根据人的视觉及风水学的要求,摆放家具,并留出宽阔的位子方便人的流动。 此次设计的客厅简洁大方,大气中也能透着家庭的温馨,米黄色的背景搭配黑色胡桃木的装饰体现了主人多元化的审美观。以简约为主的装饰。直接体现家庭成员利落的生活态度。仅有的一件装饰品便是墙上的装饰画,它的应用充分反映出主人的喜好和品位,并将客厅的色彩和比例元素纳入其中,整体关系协调,使客厅的气氛得到了升华。规划出一个全家人都喜欢的居家风格,让客厅成为全家人最喜欢的聚会场所,因此客厅的装饰变的尤为重要。
光子晶体光纤材料
光子晶体光纤材料 光子晶体的能带结构 电子能带与光子能带 在半导体晶体中, 电子受原子周期排列所构成的周期势场的作用, 它的能谱呈带状结构由于原子的布拉格散射, 在布里渊区边界上能量变得不连续, 出现带隙, 电子被全反射在光子晶体中, 也存在类似的周期性势场, 它是由介电函数在空间的周期性变化所提供的当介电函数的变化幅度较大且变化周期与光的波长相比拟时, 介质的布拉格散射也会产生带隙, 相应于此带隙区域的那些频率的光将不能通过介质, 而是被全部反射出去由于周期结构的相似性, 普通晶体的许多概念被引入光子晶体, 如能带、能隙、能态密度、缺陷态等实际制备的光子晶体多由两种介电常数不同的物质构成, 其中低介电物质常采用空气, 因此相应于半导体的价带和导带, 在光子晶体中存在介电带和空气带。 完全光子能隙的产生 光子能隙有完全能隙与不完全能隙的区分所谓完全能隙, 是指光在整个空间的所有传播方向上都有能隙, 且每个方向上的能隙能相互重叠不完全能隙, 相应于空间各个方向上的能隙并不完全重叠, 或只在特定的方向上有能隙由于能隙产生于布里渊区的边界处,原则上完全能隙更容易出现在布里渊区是近球形的结构中。FCC是具有最接近球形布里渊区的空间周期结构。 人们对光子能带的理论计算最初是照搬电子能带的计算方法, 如平面波法和缀加平面波法等, 将光子当作标量波, 利用薛定愕方程求解一计算结果显示, 包括在内的许多结构的光子晶体都将出现光子带隙然而, 随后的研究表明, 这种
标量波近似法不仅在定量上, 甚至在定性上都与实验结果不符。由于电子是自旋为1/2的费米子, 为标量波而光子是自旋为的玻色子, 是矢量的电磁波, 两者存在着本质的区别因此, 计算光子晶体的能带结构必须在矢量波理论的框架下, 从麦克斯韦方程出发在各种理论中, 平面波展开法是应用得最普遍, 也是最成功的由于光子之间没有复杂的相互作用, 理论计算可以非常精确地预言光子晶体的性质, 对实验工作起着重要的指导作用。 能带计算表明由球形颗粒构成的结构具有很高的对称性, 对称性引起的能级简并使它只存在不完全能隙, 例为了得到具有完全能隙的光子晶体结构, 需要从两方面考虑：（1）提高提高周期性介电函数的变化幅度, 即要有高的折射率反差（2）从结构上消除对称性引起的能带简并为此, 在结构的晶胞内引入两个球形粒子构成的金刚石结构, 能产生很宽的完全带隙，通过引入非球形的晶胞颗粒也能消除能带简并从而产生完全的光子带隙。利用材料介电常数的各向异性,在FCC、BCC、SC等各种简单晶格中也将产生部分能隙, 此外, 在介电质材料中引入彼此分离的金属颗粒构成的复合光子晶体, 将具有很宽的完全能隙, 然而由于在可见光和红外波段金属材料的强烈耗散, 这种光子晶体的效率很低。 光子晶体中的缺陷能级 半导体材料的广泛应用与其掺杂特性密切相关向高纯度半导体晶体中掺杂, 禁带中会产生相应的杂质能级, 从而显著改变半导体材料的电学、光学特性类似地, 可以向光子晶体中引入杂质和缺陷, 当缺陷是由引入额外的高介电材料所至图右, 其特性类似于半导体掺杂中的施主原子, 相应的缺陷能级起始于空气带底, 并随缺陷尺寸的变化而移向介电带当缺陷是由移去部分高介电材料所至, 其特性类似于半导体掺杂中的受主原子, 相应的缺陷能级起始于介电带顶, 并随缺陷
室内设计--毕业设计说明书(现代简约风格).
中文摘要 随着国民经济的的快速发展和人民生活水平的不断提高，城市生活节奏的加快，在住房状况不断改善的同时，人们对室内装潢的要求也越来越高，各种装潢材料层出不穷令人眼花缭乱，现代人生活越来越追求时尚、舒适、环保和健康，而流行中的简约主义更体现出人们个性化的一面。本文简要的阐述和分析了三室一厅现代室内设计的新宠“简约主义风格”。 现代简约风格，简洁和实用是其基本特点，也是其基本理念。简约风格已经大行其道几年了，仍旧保持较猛的势头，这是因为人们装修时在经济、实用的同时，体现了一定的文化品味。而简约风格不仅注重居室的实用性，而且还体现出了工业化社会生活的精致与个性，符合现代人的生活品位。 关键词：现代时尚，简洁，实用 目录 中文摘要 (1) 引言 (3) 一.课题研究的主要内容 (4) 二. 课题风格的含义 (5) 三. 课题研究的意义和目的 (5) 四. 设计方案实现 (6) 五. 设计原理 (7) 六. 设计过程 (8) 结束语 (9) 致谢 (10) 参考文献 (11) 引言 有人说设计就是纯粹的艺术，张扬个性，我认为这是不全面的。随着国民经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，在住房状况不断改善的同时，人们对室内装潢的要求也越来越高，各种装潢材料层出不穷令人眼花缭乱，但是如果采用不适当的装潢材料和家庭用品甚至各种电器，就很可能造成室内环境污染。 所以设计，是解决生活、行为问题。 我其实很反对室内设计做得中看不中用，我觉得不该刻意去搞什么概念，因为那不是真正地在反映我们的生活状态，离生活其实太远太远，仅仅是用来展示的。然而其实设计就像我的导师经常说的那样，就是要解决我们的生活问题，或者是行为问题，这才叫设计。
光子晶体毕业论文
引言 光子晶体光纤（PCF），又称多孔光纤或微结构光纤，以其独特的光学特性和灵活的设计成为近年来的热门研究课题。这类光纤是由在纤芯周围沿着轴向规则排列微小空气孔构成，通过这些微小空气孔对光的约束，实现光的传导。独特的波导结构，灵活的制作方法，使得PCF与常规光纤相比具有许多奇异的特性，有效地扩展和增加了光纤的应用领域，因而成为目前国际上研究的热点。在光纤激光器这一领域，PCF经专门设计可具有大模面积且保持无限单模的特性，有效地克服了常规光纤的设计缺陷。以这种具有新颖波导结构和特性的光纤作为有源掺杂的载体，并把双包层概念引入到光子晶体光纤中，将使光纤激光器的某些性能有显著改善。近年来，国外的很多大学和科研单位都在积极开展光子晶体光纤激光器的研究工作。目前，国外输出功率达到几百瓦的光子晶体光纤激光器已有报道。本文阐述了PCF的一些独特优越特性、导光原理及对光子带隙导光型光子晶体光纤的结构设计，介绍了PCF的发展以及优化设计。
第一章光子晶体光纤概述 §1．1光子带隙型光子晶体光纤的理论进展 上个世纪，随着科学技术的不断发展，电子技术几乎进入了人们生活的各个方面，人们对大规模集成电路的微型化、高效化和稳定性提出了更多、更高、更新的要求，而传统的电子技术不能满足高端前沿的发展需要。因此，人们把目光投向于光子技术，希望可以用光子取代电子来获取、传输、存储和处理信息。光子与电子相比有许多优点，光子具有极快的响应能力、极强的互连能力、极大的存储能力和极高的信息容量，但是光子不能和电子一样随意控制，这使得光通信、光器件的研究和应用难以取得进步。科学家们正努力寻找一种新型光学材料使光子能被有效控制，结果光子晶体迅速成为研究焦点。 1987年，E．Yablonovitch[1]研究在固体物理和电子学中抑制自发辐射时，提出周期性结构中某些特定频率光的传播在一个带隙被严格禁止；几乎同时S．John讨论在特定的无序介质超晶格中光子的局域性时，指出在规则排列的超晶格中引入某种缺陷，光子有可能被局限在缺陷中而不能向其它方向传播。由此提出了光子晶体的概念，指出光子带隙和光子局域是光子晶体的重要特征。直到1989年，Yablonovitch和Gmittern首次在实验上证实了三维光子带隙的存在，并指出当两种材料的折射率比足够大时，才能得到完全光子禁带，这一论断后来被广泛应用到实践中，成为得到光子禁带的重要条件。此后物理界才开始大举投入这方面的理论研究和实际应用，它完全不同于传统利用全反射理论来引导光传输，而是利用光子禁带，这样给光通讯领域带来了新的生机和活力。1999年国际权威杂志（Science）在预计所有学科研究趋势时，将光子晶体方面的研究列为未来的六大研究热点之一。 1992年，Russell提出光子晶体光纤的概：它是包层为有序排列的二维光子晶体，纤芯为破坏了包层有序排列的缺陷，光被局限在缺陷中进行传播。1996年英国的Southampton大学研制成功了世界上第一根光子晶体光纤，这项研究成果给光通信和光研究领域注入了新的活力，引起了全世界人们的普遍兴趣。接下来短短的十年间里，光子晶体光纤的研究和应用已经取得了较大的进步，并在（Science）和（Nature）杂志上多次有过相关报道，发表的论文数也是与
论光子晶体光纤技术的现状和发展
论光子晶体光纤技术的现状和发展 摘要: 光子晶体光纤，又称多孔光纤或微结构光纤，以其独特的光学特性和灵活的设计成为近年来的热门研究课题。光子晶体光纤在外观上和传统的普通单模光纤非常相似，但微观上光子晶体光纤的横截面完全不同。近年来，国内外的很多大学和科研单位都在积极开展光子晶体光纤的研究工作。本文阐述了PCF的一些独特光学性质、制作技术及其一些重要应用，介绍了PCF的发展以及最新成果。关键词:光子晶体,光子晶体光纤,非线性 1 引言 1987年Yabnolovitch 在讨论如何抑制自发辐射时提出了光子晶体这一新概念。几乎同时，John 在讨论光子局域时也独立提出。如果将不同介电常数的介电材料构成周期结构，电磁波在其中传播时由于布拉格散射，电磁波会受到调制而形成能带结构，这种能带结构叫做光子能带。光子能带之间可能出现带隙，即光子带隙。具有光子带隙的周期性介电结构就是光子晶体，或叫做光子带隙材料，也有人把它叫做电磁晶体。 光子晶体光纤（photonic crystal fiber，PCF），又称多孔光纤或微结构光纤，以其独特的光学特性和灵活的设计成为近年来的热门研究课题。这类光纤是由在纤芯周围沿着轴向规则排列微小空气孔构成，通过这些微小空气孔对光的约束，实现光的传导。独特的波导结构，灵活的制作方法，使得PCF与常规光纤相比具
有许多奇异的特性，有效地扩展和增加了光纤的应用领域[1]。在光纤激光器这一领域内，PCF经专门设计可具有大模面积且保持无限单模的特性，有效地克服了常规光纤的设计缺陷。以这种具有新颖波导结构和特性的光纤作为有源掺杂的载体，并把双包层概念引入到光子晶体光纤中，将使光纤激光器的某些性能有显著改善。近年来，国内外的很多大学和科研单位都在积极开展光子晶体光纤激光器的研究工作[2]。目前，国外输出功率达到几百瓦的光子晶体光纤激光器已有报道。本文阐述了PCF的一些独特光学性质、制作技术及其理论研究方法，介绍了PCF 的发展以及最新成果。 2 光子晶体光纤概述 2.1 光子晶体光纤导光原理 光子晶体光纤的概念基于光子晶体，按其传导机制可分为带隙型光子晶体光纤（PBG-PCF）和折射率引导型光子晶体光纤（TIR-PCF）两类[3]。 带隙型光子晶体光纤是一种具有石英-空气光子晶体包层的空芯石英光纤，其包层横截面的折射率具有规则的周期分布，通过包层光子晶体的布拉格衍射来限制光在纤芯中传播的在满足布拉格条件时出现光子带隙，对应波长的光不能在包层中传播，而只能限制在纤芯中传播，见图2-1（a）。 折射率引导型光子晶体光纤的导光机制与传统光纤类似，包层由石英-空气周期介质构成，中心为SiO2构成的实芯缺陷。由于纤芯折射率高于包层平均折射率，光波在纤芯中依靠全内反射传播。由于包层含有气孔，与传统光纤的实芯熔融硅包层不同，因而这种导光机制叫做改进的全内反射，见图2-1（b）
大模场光子晶体光纤设计
第24卷第3期Vo l.24,No.3滨州学院学报Journal of Binzho u University 2008年6月Jun.,2008 大模场光子晶体光纤设计 收稿日期:2008-01-04第一作者简介:薛 华(1976 ),女,山东惠民人,讲师,在读硕士,主要从事无线电物理研究. 薛 华,韩春艳 (滨州学院物理与电子科学系,山东滨州256603) 摘 要:全内反射型光子晶体光纤纤具有为高折射率,包层为石英-空气周期结构,光通过高折射率纤芯与低平均折射率包层间的全内反射向前传播.包层的周期结构要求也不严格,甚至可以无序.利用其特有的 无截止单模 特性,对大模场光子晶体光纤进行了设计. 关键词:光子晶体光纤;无截止单模;模场 中图分类号:TN 252 文献标识码:A 文章编号:1673-2618(2008)03-0079-04 PCF(Photonic Cry stal Fiber,PCF)的概念最早由ST.J.Russell 等人[1]于1992年提出,它的结构由石英棒或石英毛细管排列而成的,在中心形成缺陷,所以又被称为多孔光纤(H o ly Fiber)或微结构光纤(M icro -structured Fiber).PCF 根据其导光原理可以分为两种,一种是光子带隙光纤(Pho to nic Band Gap PCF,PBG -PCF),另一种是改进的全内反射PCF(T otal Internal Reflection PCF,TIR -PCF),也称作折射率引导PCF(Index Guiding PCF ).T IR -PCF 与传统光纤的差别在于包层具有与PBG -PCF 相似的六角形排列的空气孔,正是这种周期性结构提供了许多独特性质.由于不依赖光子带隙,包层中空气孔并不要求大直径,排列的形状与周期性要求也不严格,甚至包层中可为无序排列的空气孔,同样可以实现相同的导光特性.比较两种PCF,全内反射PCF 无论在理解或是制作上都更为简单,因为它可沿用经典的全内反射理解导光机制,而且不需要精确的空气孔排列,更适合于制作,故在目前大多数的研究和应用都是针对全内反射型PCF [2]. 1 无截止单模(Endlessly single mode)特性 这是T IR -PCF 的一个重要的特性.对于标准的阶跃型单模光纤,其归一化频率V 由下式决定 [3]:V =(2 / )(n 2c o -n 2cl )1/2,(1) 式中n co 和n c l 分别为光纤纤芯和包层材料的折射率, 为纤芯半径, 为光波长.归一化频率V 决定了模式数目,当V <2.405时,光纤才是单模的.对应于V =2.405的波长就称为传统光纤的截止波长,只有当工作波长大于此截止波长时光波才能在光纤中实现单模传输.而PCF 不存在截止波长,用有效折射率模型[4]可以较好地解释这一现象.类似于传统光纤的归一化频率,在PCF 中,亦可定义一个等效的归一化频率为[5]: V ef f =(2 / )(n 2co -n 2ef f )1/2,(2) 其中n c o 和n ef f 分别为PCF 芯层和包层的等效折射率, 为芯层半径.PCF 包层的等效折射率n e f f 可以根据包层晶胞的等效数学模型解出.它是光辐射波长的函数,当波长减小时,光束截面随之收缩,光波模式分布向纤芯集中,因此n ef f 增大,从而n co 和n e f f 的差减小,这就抵消了波长减小的趋势,使V ef f 趋于定值,从而满足了单模传输条件.理论计算及实验证明:只要满足空气孔径与孔间距之比小于0.2,[6]PCF 就具有无截止单模特性.更重要的是,PCF 的无截止单模特性与光纤结构的绝对尺寸无关,只取决于光纤的相对尺
光子晶体光纤设计与分析
光子晶体光纤设计与分析 摘要：光学物理学家探索的光子晶体材料应用中，光纤无疑是最具有前景的一项应用。光子晶体光纤（以下简称PCF）是一种新型光波导，具有与普通光纤截然不同的特性。这种新型光纤可以分为两个基本类型——折射率波导和带隙波导。由于横向折射率分布有很大的自由度，所以折射率波导型PCF可以设计成具有高度反常色散、非线性以及双折射等特性的光纤。关键词：PCF原理结构分析制备特性应用 正文： 一.PCF的导光原理 按导光机理来说，PCF可以分为两类：折射率导光机理和光子能隙导光机理。 1.1折射率导光机理 周期性缺陷的纤芯折射率(石英玻璃)和周期性包层折射率(空气)之间有一定差别，从而使光能够在纤芯中传播，这种 同，由于包层包含空气，所以这种机理称为改进的全内反射，这是因为空芯PCF中的小孔尺寸比传导光的波长还小的缘故[3]。 1.2光子能隙导光机理 理论上求解光波在光子晶体中的本征方程即可导出实芯和空芯PCF的传导条件，即光子能隙导光理论。如图2所示，光纤中心为空芯，虽然空芯折射率比包层石英玻璃低，但仍能保证光不折射出去，这是因为包层中的小孔点阵构成光子晶体。当小孔间距和小孔直径满足一定条件时，其光子能隙范围内就能阻止相应光传播，光被限制在中心空芯之内传输。最近有研究表明，这种PCF可传输99%以上的光能，而空间光衰减极低，光纤衰减只有标准光纤的1/2～1/4[4]。 空芯PCF光子能隙传光机理具体解释为：在空芯PCF中形成周期性的缺陷是空气，传光机理是利用包层对一定波长的光形成光子能隙，光波只能在空气芯形成的缺陷中存在和传播。虽然在空芯PCF中不能发生全内反射，包层中的小孔点阵结构起到反射镜的作用，使光在许多小孔的空气和石英玻璃界面多次发生反射。 二．PCF的结构与制作 PCF的结构一般是在石英光纤中沿径向有规律地排列着许多空气孔道，这些微小的孔道沿光纤轴线平行排列。根据其结构类型可以分为实心光纤和空心光纤。实心光纤是纤芯为石英玻璃、包层为石英玻璃中分布许多空气孔道和石英玻璃壁的组合体。空心光纤的纤芯为一条直径较大的空气孔道，包层与实心光纤类似。通过设计这些空气孔的位置、大小、间距及占空比等波长量级的特征参数，对某以波段形成带隙，从而对这一波段的光传播是实现控制。 光子晶体的制作都要经过拉伸、堆积和熔合等过程,如Knight J C等的制作方法: (1)取一根直径为30mm的石英棒,沿其轴线方向上钻一条直径为16mm的孔,随后将石英棒研磨成一个正六棱柱; (2)把该石英棒放在2000℃的光纤拉丝塔中,将它拉成直径为0.8mm的细长正六棱柱丝; (3)把正六棱柱丝切成适当长度的若干段,然后堆积成需要的晶体结构,再把它们放到拉丝塔中熔合、拉伸,使内部空气孔的间距减小到50Λm左右,形成更细的石英丝; (4)在以上工作的基础上,把上述石英丝高温拉伸,形成最后的PCF。在以上3个阶段的拉伸过程中,晶胞减少了104数量级以上,最后形成的光子晶体的孔间距在2Λm左右。PCF 沿着石英丝的轴向均匀排列着空气孔,从PCF 的横切面看,存在着周期性的二维结构。如果核心处引入一个多余的空气孔,或者在应该出现空气孔的地方由均匀硅代替,从而在光子晶体中引入一
现代简约风格毕业论文
浅析简约风格在室内设计中的运用前言： 20世纪90年代，简约主义自北欧的瑞典兴起，它凭借简单而实用的形式、天然绿色的材料，成为瑞典先锋设计的主流。简约起源于现代派的极简主义. 有人说起源于现代派大师,德国包豪斯学校的第三任校长米斯.凡德罗。他提倡LESS IS MORE.在满足功能的基础上作到最大程度的简洁.，这符合了世界大战后各国经济萧条的因素，得到人们的一致推崇。简约主义发展至今，虽然在造型上做到没有任何装饰，减少到几乎无以复加，但是很注意简单的几何造型的典雅，因此达到简单但是丰富的效果。进人二十一世纪，随着材料学的发展，绿色设计、可持续发展性设计等思想的发展，简约主义又一次进人了大众的视野。 一、现代简约风格的发展 简约主义源于20世纪初期的西方现代主义，是由上个世纪80年代中期对复古风潮的叛逆和极简美学的基础上发展起来的。90年代初期，开始融入室内设计领域。简约风格的特色是将设计的元素、色彩、照明、原材料简化到最少的程度，但对色彩、材料的质感要求很高。因此，简约的空间设计通常非常含蓄，往往能达到以少胜多、以简胜繁的效果.以简洁的表现形式来满足人们对空间环境那种感性的、本能的和理性的需求，这是当今国际社会流行的设计风格——简洁明快的简约主义。而现代人快节奏、高频率、满负荷，已让人到了无可复加的接受地步。人们在这日趋繁忙的生活中，渴望得到一种能彻底放松、以简洁和纯净来调节转换精神的空间，这是人们在互补意识支配下，所产生的亟欲摆脱繁琐、复杂、追求简单和自然的心理。 图（一） 远古时期,中国的木构架建筑东方古印度的石窟建筑欧洲古希腊古罗马的石砌建筑等等装饰与构件紧密结合,与建筑主体溶为一体然而十七世纪初欧洲巴罗克时代和十八世纪中叶的洛可可时代,开始了室内装饰与建筑主体的分离,外部的建筑主体与内部的装修在使用年限上不匹配,因而导致建筑主体与室内装饰的分离,在营造法国宫廷建筑和贵族宅邸时,新的职业“装饰工匠”诞生了,对建筑物的内部频繁不断地进行改装,不动建筑主体,更换建筑“服装”的时期已经到来巴罗克式建筑
光电子技术科学毕业论文题目
毕业论文（设计） 题目 学院学院 专业 学生姓名 学号年级级 指导教师 教务处制表 二〇一三年三月二十日 光电子技术科学毕业论文题目 本团队专业从事论文写作与论文发表服务，擅长案例分析、仿真编程、数据统计、图表绘制以及相关理论分析等。 光电子技术科学毕业论文题目： 蒙脱石负载纳米铁颗粒去除水中硝基苯和六价铬的研究 一步法制备与表征多重纳米复合物及其电化学性质研究 一维硫化镉纳米线阵列的制备及其特性 污水污泥含氮模型化合物的构建及热解过程中氮转化途径研究 HPA/Pt/PAMAM复合膜的制备、表征及电催化性能 皮蛋表面斑点成分分析与控制方法的研究 大气压非平衡等离子体沉积类二氧化硅薄膜研究 共掺杂TiO_2纳米管阵列薄膜的制备及光催化性能研究
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光子晶体光纤基本特性及其应用研究[S](精)
光子晶体光纤基本特性及其应用研究[S] 英文题名 The Basic Characteristic and the Applications Study of Photonic Crystal Fibers 专业凝聚态物理关键词光子晶体光纤; 多极法; 色散; 有效模场面积; 非线性特性; 双折射; 英文关键词 Photonic crystal fibers; Multipole method; Chromatic dispersion; Effective model field area; Nonlinearity; Double refraction; 中文摘要光子晶体光纤是一种新型的光纤,由于它具有普通光纤所无法比拟的结构设计和光学特性,在近几年成为光纤研究领域的热点。本文介绍了光子晶体光纤的研究背景及发展现状,分析了它的结构特性,并列举了一些不同结构的光子晶体光纤,简单介绍了它的两种导光原理和制备方法,以及在各个方面的应用。设计了两种结构的光子晶体光纤,并对它们的基本特性进行了数值研究。论文所做的主要工作如下: 首先,对几种数值模拟光子晶体光纤特性的理论方法进行了介绍和对比,系统介绍了多极法的原理、方程以及适用条件,突出了多极法的特点和优势并选择多极法作为本文的主要研究方法。其次,采用多极法对实芯六角形光子晶体光纤的色散、有效模场面积与结构参数的关系进行了研究。得到如下结论:通过调节空气孔直径和包层空气孔间距的大小,改变空气孔填充介质的折射率,可以有效地控制光子晶体光纤的色散特性和有效模场面积。再次,设计了一种具有双折射的光子晶体光纤。数值研究发现:通过调节空气孔直径、包层空气孔间距的大小以及x和y方向的结构的不对称性,可以有效地调节光子晶体光纤的双折射特性,使双折射效应显著增强,甚至可以达到比普通光纤高出一个数量级的结果。这些结论为... 英文摘要 Photonic Crystal Fiber(PCF)is a new type of optical fiber. Because of its special structure design and optical properties, PCF has been a focus in optical fiber area in recent years. This paper introduces the research background and current development of PCF, analyzes its two kinds of transmission principle and manufacture ,as well as its application in various aspects.In this paper, it has designed two kinds of structures of PCF,and calculated some basic characteristic of PCF as well.The original jobs in ... 摘要 4-5 Abstract 5-6 第1章绪论 11- 25 1.1 引言 11 1.2 光子晶体简介 11-13 1.3 光子晶体光纤的导光原理 13-16 1.3.1 带隙型光子晶体光纤 13- 15 1.3.2 折射率引导型光子晶体光纤 15-16 1.4 光子晶体光纤基本特性 16-20 1.4.1 无截止单模性质 16- 18 1.4.2 色散特性 18 1.4.3 非线性特性 18-19 1.4.4 双折射特性 19-20 1.5 光子晶体光纤的发展现状及应用前景分析 20-23 1.5.1 光子晶体光纤研究现状 20-22 1.5.2 光子晶体光纤的应用前景分析 22- 23 1.6 本课题的研究目标及实现方法 23-25 第2章光子晶体光纤的研究方法 25-37 2.1 引言 25 2.2 几种光子晶体光纤的研究方法简介 25-28 2.2.1 有效折射率方法 25- 26 2.2.2 平面波法 26 2.2.3 Galerkin 方法 26 2.2.4 有限差分法 26-27 2.2.5 超元胞晶格方法 27-28 2.2.6 光束传播法 28 2.3 多极法
《光子晶体光纤在光纤通信中的应用与展望》
调研报告 课程：光纤通信 学院：电气工程学院 班级： 14级电子专业02班 学号： 20144470220 姓名：郑浩
光子晶体光纤(PCF)在光纤通信中的应用与展望 郑浩 （南华大学电气工程学院，湖南衡阳） 摘要：光纤是光纤通信系统中的传光媒质，开发性能优异、独特的新型光纤是实现更远距离光通信的重要发展方向。本文将侧重三个方面，先着重介绍光子晶体光纤的导光原理及传输特性，再介绍光子晶体光纤的各个发展节点中的重要成果和突破，最后是对光子晶体光纤的发展前景做出的总结和评价。 关键词：光纤通信; 光子晶体;光子晶体光纤;传输特性 1 引言 光子晶体光纤(PCF)因为其灵活的色散裁剪、完美的抗弯曲特性、良好的非线性等新颖特性，一经提出便广受关注。1960年，华人科学家高锟对于光纤的低损耗的可实现性所做的论述，是开启以光纤通信为主的光通信时代的一把钥匙，所以可以说光通信的广泛使用正是有赖于光纤技术的不断进步，而研发出新型光纤或提高现有光纤的品质一直以来都是光通信领域的重点。光子晶体光纤正是传统光纤的替换选择之一。 光子晶体这一概念最早由E.Yablonovitch与S. John分别提出，光子晶体就是将不同介电常数的介质材料在一维、二维或三维空间组成具有光波长量级的折射率周期性变化的结构材料[1]。1991 年，Russell首次提出了光子晶体光纤的概念。光子晶体光纤是一种由单一介质(石英玻璃、塑料等)构成，并且在二维的方向上呈现周期性紧密排列(如周期性六角形等)、而在三维空间(光纤轴向)基本保持不变的波长量级空气孔所构成的微结构包层的新型光纤[2]。光子晶体光纤(PCF)根据光纤的结构不同，又称为多孔光纤(HF)或微结构光纤(MOF)。根据导光的机制的不同，可以将光子晶体光纤分为折射率引导型光子晶体光纤和光子带隙型光子晶体光纤，本文将主要介绍后者。尽管光子晶体光纤具有传统光纤无可比拟的新特性，但受限于理论模型的精确度，尤其是生产工艺与单位价格。本综述中所引用的所有文献截止时间为2017年9月。 2 原理与特点分析 2.1 PCF的结构 按光纤结构的不同，光子晶体光纤可分为空心光纤和实心光纤。其中空心光纤是将石英玻璃毛细管以周期性规律排列在石英玻璃管周围的光纤；而实心光纤则是将石英玻璃毛细管以周期性规律排列在石英玻璃棒周围的光纤。PCF 也是使用传统光纤的熔融拉丝方法拉制而成。光子晶体光纤的剖面是按照周期性点阵排列的。这种与波长大小相当的周期性点阵就是PCF的“晶格”。 2.2 PCF的导光机理[3] 普通光纤是利用掺杂方式来获得光波导结构, 从而实现光纤的光传输性能的要求。而光子晶体光纤的导光机理可分为两类：折射率导光机理和光子能隙导光机制。 折射率导光机理是指，周期性缺陷的纤芯折射率(石英玻璃)和周期性包层折射率之间有一定的差别, 从而使光能够在纤芯中传播, 所以这种结构的
光子晶体光纤简介及原理
光子晶体光纤简介及原理 中文摘要: 光子晶体光纤又被称为微结构光纤，近年来引起广泛关注，它的横截面上有较复杂的折射率分布，通常含有不同排列形式的气孔，这些气孔的尺度与光波波长大致在同一量级且贯穿器件的整个长度，光波可以被限制在光纤芯区传播。光子晶体光纤有很多奇特的性质。例如，可以在很宽的带宽范围内只支持一个模式传输；包层区气孔的排列方式能够极大地影响模式性质；排列不对称的气孔也可以产生很大的双折射效应，这为我们设计高性能的偏振器件提供了可能。 中文关键字：光子晶体光纤 PCF导光机理 PCF的特性 英文摘要: In 1991, the emerging field of photonic crystals led to the development of photonic-crystal fiber which guides light by means of diffraction from a periodic structure, rather than total internal reflection. The first photonic crystal fibers became commercially available in 2000.[8] Photonic crystal fibers can be designed to carry higher power than conventional fiber, and their wavelength dependent properties can be manipulated to improve their performance in certain applications. 英文关键字: photonic-crystal fiber 光子晶体（PC）是一种介电常数随空间周期性变化的新型光学微结构材料，其 概念是1987年分别由S. Jo n和E. Yablonovitch提出来的，就是将不同介电常数的介质材料在一维、二维或者三维空间组成具有光波长量级的折射率周期性变化的 结构材料。 光子晶体的发现，可以说是光和电磁波传播与控制技术方面的一次革命。与电 子晶体不同，光子晶体是折射率周期性变化产生光子能带和能隙，频率（波长、能量）处在禁带范围内的光子禁止在光子晶体中传播。当在光子晶体中引入缺陷使其 周期性结构遭到破坏时，光子能隙就形成了具有一定频率宽度的缺陷区。我们知道，现代信息技术爆炸之发端是人类能以极为精巧复杂的方法控制半导体中电子流的能力，光子晶体则可以让人们同样地控制光子，甚至控制得更为灵活多样。可以预见，
现代简约风格毕业论文
现代简约风格毕业论文 Prepared on 22 November 2020
浅析简约风格在室内设计中的运用前言： 20世纪90年代，简约主义自北欧的瑞典兴起，它凭借简单而实用的形式、天然绿色的材料，成为瑞典先锋设计的主流。简约起源于现代派的极简主义. 有人说起源于现代派大师,德国包豪斯学校的第三任校长米斯.凡德罗。他提倡LESS IS MORE.在满足功能的基础上作到最大程度的简洁.，这符合了世界大战后各国经济萧条的因素，得到人们的一致推崇。简约主义发展至今，虽然在造型上做到没有任何装饰，减少到几乎无以复加，但是很注意简单的几何造型的典雅，因此达到简单但是丰富的效果。进人二十一世纪，随着材料学的发展，绿色设计、可持续发展性设计等思想的发展，简约主义又一次进人了大众的视野。 一、现代简约风格的发展 简约主义源于20世纪初期的西方现代主义，是由上个世纪80年代中期对复古风潮的叛逆和极简美学的基础上发展起来的。90年代初期，开始融入室内设计领域。简约风格的特色是将设计的元素、色彩、照明、原材料简化到最少的程度，但对色彩、材料的质感要求很高。因此，简约的空间设计通常非常含蓄，往往能达到以少胜多、以简胜繁的效果.以简洁的表现形式来满足人们对空间环境那种感性的、本能的和理性的需求，这是当今国际社会流行的设计风格——简洁明快的简约主义。而现代人快节奏、高频率、满负荷，已让人到了无可复加的接受地步。人们在这日趋繁忙的生活中，渴望得到一种能彻底放松、以简洁和纯净来调节转换精神的空间，这是人们在互补意识支配下，所产生的亟欲摆脱繁琐、复杂、追求简单和自然的心理。 图（一）