（光学专业论文）基于光子晶体波导的慢光及全光二极管的研究.pdf

摘要 基于光子晶体波导的慢光及全光二极管研究 专业：光学 博士生：冷逢春 导师：汪河洲教授 摘要 光子晶体是一种新型人工光学材料。由于它具有带隙结构和光子局域态，这使 人们认识到光子技术在通信和计算领域取代电子技术的可能性。因而激发了大量的 对光子晶体物理性质及器件设计，制作的研究。慢光可以增强介质的非线性效应， 可以用来对光信号延时。这对全光高容量通信网络具有重要应用价值。因此光子晶 体实现慢光也成为光学研究中一个热点。全光二极管具有独特的单向传输功能，是 新型的光子器件。可用于集成光子线路，超快信息处理等，有可能在未来得到重要 应用。在如何提高它的光学性能上这个问题上，近期吸引了研究者的关注。 本文针对光子晶体波导器件进行了研究，包括在光子晶体波导中实现宽带和低 群速度色散的慢光传输及光子晶体波导中全光二极管的设计。其主要内容如下： ( 1 ) 慢光频率通常位于导模色散曲线的带边。然而曲线上这个位置有极大的群 速度色散，不适合于应用。利用能带的反交叉性质进行色散补偿，人们也可以在色 散曲线的中段实现宽带低色散慢光。这成为实现慢光的主要方法之一。但目前实现 慢光方案是往往是对波导内侧周期单元几何结构进行微调，改变色散曲线的局部形 状，增强慢光的效果，但这对提高慢光带宽依然有限。本文提出另一个方案，通过 调整三角格子为斜方格子，使反交叉点在色散曲线上获得一个相对大的横向移动， 摘要 使带宽在不同群折射率都普遍增加。若群折射率波动为1 0 ，在波长1 5 5 0n m 处， 对群折射率分别是3 0 ，4 8 5 ，8 0 和1 3 0 ，我们的数值模拟表明相应的慢光带宽为2 0 n m ，1 1 8 姗，7 3n m 和3 9n m 。当进步严格限制群折射率波动为1 时，与三角 格子的波导结构相比，对应于不同群折射率，慢光带宽可增加2 0 3 1 06 8 。此外 本文使用数值模拟说明了反交叉点移动与带宽增加之间的联系。 ( 2 ) 设计了一个新型的光二极管结构用于实现高效的单向光传输。它由波导旁 含非线性克尔介质的微腔与波导中的f p 腔相耦合而得到。由于两个腔的相互干涉， 透射谱上出现两个分离峰。我们选择光的工作频率在两分立峰之间并靠近窄峰的位 置，由于这是光波的反射区，弱光分别从波导的两端入射时都被反射。当相对强的 光以同一频率入射时，在正方向上，光激发非线性微腔的k e r r 效应，改变了f a n o 腔的共振频率。光变成透射状态。反方向上，由于这个不对称的结构造成场的分布 不对称，激发k e r r 效应需要更高的光强，因而反方向上入射的光不能透射。与已 报道的文献相比，我们设计的这个结构有更高正向透射率，入射光强的工作阈值低， 可集成。有大的可提高的性能空间。结构的原理可在其他非光子晶体系统中被应用。 这些优点将使它得到研究者和应用技术人员的重视。 关键词：光子晶体波导；慢光；全光二极管 a b s t r a c t s t u d yo ns l o wl i g h ta n d a l lo p t i c a ld i o d e i np h o t o n i cc r y s t a lw a v e g u i d e s m a j o r ：o p t i c s n a m e ：f e n g c h u nl e n g s u p e r v i s o r ：p r o f e s s o rh e z h o uw a n g a b s t r a c t p h o t o n i cc r y s t a li san e wt y p eo fo p t i c a la r t i f i c i a lm a t e r i a l b e c a u s eo fi t sp h o t o n i c b a n ds t r u c t u r ea n dl o c a l i z e dp h o t o n i cs t a t e s ，p e o p l et h i n kt h a ti ti sp o s s i b l et os u b s t i t u t e t h ee l e c t r o n i c st e c h n o l o g yb yp h o t o n i c st e c h n o l o g yi nc o m m u n i c a t i o n sa n dc o m p u t e r a g r e a td e a lo fr e s e a r c hi sf o c u s e do nf i n d i n gn e wp h y s i c a lp r o p e r t i e so fp h o t o n i c c r y s t a l s ( p c s ) ，d e s i g n i n gn e wp cd e v i c ea n df a b r i c a t i n gp cs t r u c t u r e s l o wl i g h tc a n e n h a n c et h en o n l i n e a re f f e c to fm e d i aa n dc a nb eu s e dt od e l a yt h eo p t i c a ls i g n a l i ti s i m p o r t a n tf o ra p p l i c a t i o n so fa l l o p t i c a lt e l e c o m m u n i c a t i o nn e t w o r k t oo b t a i ns l o w l i g h ti np h o t o n i cc r y s t a l sb e c a m eaf o c u so fs t u d yi no p t i c sa r e a a l lo p t i c a ld i o d ei sa k i n do fn e wp h o t o n i cd e v i c e i tc a nb ea p p l i e di ni n t e g r a t e dp h o t o n i cc i r c u i t s ，u l t r a f a s t i n f o r m a t i o np r o c e s s i n g i ta t t r a c t e dg r e a ti n t e r e s tt oi m p r o v et h ec a p a b i l i t yo ft h ed e v i c e t h i sa r t i c l es t u d i e dt h ep h o t o n i cc r y s t a lw a v e g u i d ed e v i c e ；i n c l u d ea c h i e v i n gw i d e b a n d w i d t ho fs l o wl i g h tw h i c hh a sl o wg r o u pv e l o c i t yd i s p e r s i o na n dd e s i g n i n ga l l o p t i c a ld i o d e i np h o t o n i cc r y s t a lw a v e g u i d e t h ef o l l o w i n gi sas k e t c ho fi t sc o n t e n t s t h es t r u c t u r e so fp h o t o n i cc r y s t a lw a v e g u i d ei n f l u e n c et h ed i s p e r s i o no fp h o t o n i c c r y s t a lw a v e g u i d em o d es t r o n g l y s l o wl i g h tf r e q u e n c i e so f t e na p p e a ra tp h o t o n i cb a n d e d g e ，b u tt h e r ea r es t r o n gd i s p e r s i o n sa tp h o t o n i cb a n de d g e ，s ot h ef r e q u e n c yi sn o tf i t t oa p p l i c a t i o n a n t i c r o s s i n ge f f e c tm a k e st h ef l a tb a n dw i t hw i d eb a n d w i d t hc a nb e e n f o u n da n dd e s i g n e da tt h em i d d l eo fd i s p e r s i o nc u r v e r e s e a r c h e r so f t e nm o d i f y p e r i o d i cu n i ts t r u c t u r e sn e a ro fw a v e g u i d ei no r d e rt oi n c r e a s et h eb a n d w i d t ho ff l a t 1 1 1 a b s t r a c t b a n d b u tt h ei n c r e a s e db a n d w i d t hs t i l ll i m i t e d t h i sa r t i c l ep r o p o s e sa ne f f e c t i v e m e t h o dt oi n c r e a s et h eb a n d w i d t ho ff l a tb a n db ys e t t i n gl i n ed e f e c tw a v e g u i d ei n o b l i q u el a t t i c ep h o t o n i cc r y s t a l c o m p a r i n gw i t ht r i a n g u l a rl a t t i c e , t h eb a n d w i d t ho ff l a t b a n di n c r e a s ef o rd i f f e r e n tg r o u pi n d e x f o ra 1 0 v a r i a t i o ni ng r o u pi n d e x ，w h e n g r o u pi n d i c e sa x en e a r l yc o n s t a n t so f3 0 ，4 8 5 ，8 0a n d1 3 0 ，t h e i rc o r r e s p o n d i n g b a n d w i d t h so ff l a tb a n dr e a c h2 0n m ，11 8a m ，7 3a ma n d3 9a ma r o u n d1 5 5 0a m ， r e s p e c t i v e l y w h e nt h ef l u c t u a t i o no fg r o u pi n d e xi ss t r i c t l yl i m i t e di na 1 r a n g e ， t h e r ea r ei n c r e a s e so ft h ea v a i l a b l eb a n d w i d t hf r o m2 0 t o6 8 t i l i sa r t i c l es h o wt h e p r o o f t h a tt h ei n c r e a s i n go fb a n d w i d t hi sr e l a t et ot h es h i f to ft h ea n t i c r o s s i n gp o i n t i nt h i s a r t i c l e ，a n e wa l l - o p t i c a ld i o d ei s d e s i g n e d w h i c hr e s u l ti n u n i d i r e c t i o n a l i t y t h ed i o d ei n c l u d e st w oc o u p l ec a v i t i e s ：w a v e g u i d es i d e - c o u p l e d c a v i t ya n df - pc a v i t yi nw a v e g u i d e b e c a u s eo fi n t e r f e r e n c eb e t w e e nt w oc a v i t i e s ，t w o i s o l a t e dp e a ka p p e a ri nt r a n s m i s s i o ns p e c t r u m w h e ns i g n a ll i g h ti n j e c tt ow a v e g u i d e ，i f t h ef r e q u e n c yb e t w e e nt w op e a ki sn e a rt ot h es h a r p e rp e a ka n dt h ei n t e n s i t yo fl i g h ti s n o te n o u g hh i g h ，t h el i g h tw i l lb er e f l e c t e df o re i t h e ro fd i r e c t i o n i fs t r o n gl i g h ti n j e c ti n w a v e g n i d ew i t hp o s i t i v ed i r e c t i o n ，t h en o n l i n e a rk e r re f f e c tm a k et h er e s o n a n tf r e q u e n c y o ff a n oc a v i t yv a r y ，a n dt h el i g h tw i l lg ot h r o u g ht h ew a v e g u i d e ，b u tt h el i g h tf r o m n e g a t i v ed i r e c t i o nw i l lb er e f l e c t e d b e c a u s et h ea s y m m e t r yo ft h es t r u c t u r el e a dt ot h e a s y m m e t r yo fo p t i c a lf i e l d ，h i g h e ri n t e n s i t yi sn e e d e di no r d e rt oe x c i t et h en o n l i n e a r k e r re f f e c ti nn e g a t i v ed i r e c t i o n c o m p a r e dw i t hp r e v i o u sl i t e r a t u r e s ，t h en e ws t r u c t u r ep r e s e n t e dh e r eh a sh i g h t r a n s m i s s i o ni np o s i t i v ed i r e c t i o n ，l o wt h r e s h o l dp o w e r , e a s i l yb e i n gi n t e g r a t e do n o p t i c a lc h i p ，a n dab i gr o o mf o ri m p r o v e m e n t t h e s em e r i t sm a k et h ed e v i c eo b t a i n m o r ea t t e n t i o nf r o mr e s e a r c h e r s k e yw o r d s ：p h o t o n i cc r y s t a l sw a v e g u i d e ，s l o wl i g h t ，a l l o p t i c a ld i o d e i v 论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导 下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的 内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过 的作品成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已 在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由 本人承担。 学位论文作者签名：7 遮盖 日期：扣如年6 月f 日 学位论文使用授权声明 本人完全了解中山大学有关保留、使用学位论文的规定， 即：学校有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送 交论文的电子版和纸质版，有权将学位论文用于非赢利目的的 少量复制并允许论文进入学校图书馆、院系资料室被查阅，有 权将学位论文的内容编入有关数据库进行检索，可以采用复 印、缩印或其他方法保存学位论文。 学位论文作者签名：纶透盖导师签名：刁艺 日期：加f 口年多月 f 日 日期：别汐年6 月 知识产权保护声明 本人郑重声明：我所提交答辩的学位论文，是本人在导 师指导下完成的成果，该成果属于中山大学物理科学与工程技 术学院，受国家知识产权法保护。在学期间与毕业后以任何形 式公开发表论文或申请专利，均须由导师作为通讯联系人，未 经导师的书面许可，本人不得以任何方式，以任何其它单位做 全部和局部署名公布学位论文成果。本人完全意识到本声明的 法律责任由本人承担。 学位论文作者签名：瞄 日期：) ，卜年乡月f 日 第一章绪论 1 1 光子晶体的基本概念 第一章绪论 研究各种复杂散射现象的物理本质及其应用是科学家们一直努力的目标。通 过对散射目标材料的选择，表面形状和内部结构的设计及散射单元尺度的控制， 人们已经发明了很多优异光学功能的传统器件，如反射镜、光学透镜、光栅、光 谱仪、波片等等。它们可实现对光传播路径的控制和光波参数的测量。一些新型 器件如：各种光波导、光纤、光调制器也不断被开发和研制出来。随着各种新的 光学器件的不断涌现，人类社会的发展进入光学和光电子学应用的新阶段。 另一方面，我们处在一个电子工业和信息产业迅速发展的时代。电子技术的 应用已经深入到我们生活的每一个角落，目前正朝着高速度、高集成化，即具有 更小的电路体积和更高的信息交换速度方向发展。但在这个发展方向上存在一个 瓶颈问题：随着集成度的增加，电路中能量损耗将不断增大，从而使得集成电路 难以进一步小型化。此外，信息传输速度越高对信号同步的准确性要求也更高，难以 保证器件的安全和正常工作，因而半导体器件的性能已接近极限。与电子相比， 光子具有许多独特的优势。首先光在介电材料中的传播速度比电子在导体或半导 体中的传播速度高几个数量级。其次，光作载体有更宽的传输带宽。如：光纤系统 的带宽可能达到1 0 1 2 h z 数量级，而金属导线( 如电话线1 ) 的带宽只能达到1 0 5 h z 数 量级。最后，光子之间没有电子之间的强相互作用，传输能量损耗很小。 光子的这些优势使人们希望能够有一种材料如同半导体控制电子一样灵活地 控制光子的行为，可以开发出高度集成、高效、可调的光子器件来替代电子器件， 以克服目前应用系统中慢响应、大功耗、集成度受量子效应限制等缺点。光子晶 第一章绪论 体的出现使人们能灵活设计许多具有新颖功能和特性的光学器件，极大地提高了 实现以上目标的可能性。 1 9 8 7 年，美国b e l l 实验室的e y a b l o n o v i t c h 1 和p r i n c e t o n 大学的s j o h n 2 】 教授各自独立地提出了光子晶体的概念。半导体晶体中，由于晶体的周期性势场， 电子会形成能带结构，带与带之间存在能隙，使电子的能谱具有带状结构。与此相 似，光子晶体是在光波长尺度上具有周期性介电质结构。由于布拉格散射，光子 在晶体内的传播模形成色散光子带，光子带之间形成光学带隙，即光子禁带。能 量处在禁带内的光子，不能在光子晶体内传播。 人们把只在一个方向上存在周期性变化，而在另外两个方向均匀的结构称为 一维光子晶体，如图1 1 0 ) 所示。最初人们认为光子禁带只出现在该方向上，后 来j o a n u p o u l o s 提出一维光子晶体也可实现完全禁带【3 】。如果结构的折射率在两 个方向上具有周期性，但是在第三个方向上均匀，则称这样的光子晶体为二维光 子晶体【图1 1 ( b ) 】；同理，如果结构在三个方向上都有周期性变化，则称该结构为 三维光子晶体 图1 1 ( c ) 】。二维或三维光子晶体可能存在全方位的光子带隙，落在 带隙内的光在任何方向均被禁止传播。 t t 。 ( a ) 重一 ( b ) 图1 - 1 一、二、三维光子晶体示意图 2 ( c ) 第一章绪论 1 2 光子晶体的基本特征及其应用 1 2 1 光子晶体的基本特征 光子晶体具有两个重要的基本特征：光子带隙和光子局域。 光子晶体的第一个重要特征是光子带隙。利用m a x w e l l 方程组求解光子晶体 的色散关系，可以发现某些特殊频率的电磁波不允许在光子晶体内传播，这些频 率范围称为光子带隙( 或称光子禁带) ，落在光子带隙中的光被禁止传播【1 ，2 】。光 子能隙有完全能隙和不完全能隙之分。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相互重叠；不完全能隙指的是相应于空 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，如图1 2 所示 【4 】。图中黑色区域代表完全带隙，灰色区域代表不完全带隙。光子带隙不仅能影 响光的传播，它还影响光子晶体内原子的辐射跃迁。 _ _ 一 ocm3130il d m n i i m e i o z 第三章低群速度色散慢光光子品体波导的设计 n o r m a l i z e df r e q u e n c ya 九 图3 - 6 对应上图3 5 的各波导色散曲线的群折射率与频率的关系 实际上，我们还得到具有低群速度色散的更高群折射率，这个群折射率值甚至 可以达到1 0 0 0 以上，如图3 7 。 2 0 0 0 m , = , 16 0 0 一 嚣 暑1 2 0 0 c 旨8 0 0 l o 4 0 0 o 旦7 8 4 0 2 7 8 50 2 7 8 60 2 7 8 70 2 7 8 8 n or ma l i z e df r e q u e n c ya l x 图3 7 高群折射率曲线 5 0 第三章低群速度色散慢光光子晶体波导的设计 光在波导中的时延可近似写为： 代入群速度色散定义可得： n 2 l 百l c ( 3 - 7 ) 。ti 1 面d n g ( 3 - 8 ) cd 八 而群折射率的相对波动为：o 一n 。n 。，代入( 3 - 8 ) 可得： d ；吾1 石o l l g ( 3 9 ) c 八 由此可知，在慢光带宽和群折射率的相对波动确定时，群折射率越大，群速度也越 大。因此，在高群折射率条件下，必须使群折射率的相对波动更小，否则会带来严 重的色散，可能导致入射脉冲的展宽和变形。 02 = 6 6 。o1 = 6 0 。 n g = 2 0 ：5 ，d l = 9 ，1 0 3 a ，( 1 2 = - 0 ，0 4 2 a 2 7 1 4 d l 镕o 1 2 8 a ，d 2 = - 0 0 0 4 a n 1 2 3 1 ，s ，d l # 0 1 5 2 1 a d 2 o 0 6 a a ， c o 笱 兰 3 2 o n i t = 2 0 3 d l2 0 1 2 5 8 a ，d 22 0 o i s a n 9 2 6 9 。3 d l3 0 1 4 1 8 a ，d 2 # o 0 5 a n l2 3 3 7 ，d l = o 1 4 5 a ，d 2 ；o 。1 0 2 a n o r m a l i z e df r e q u e n c ya 兢 图3 - 80 - - - 6 0 0 与0 = 6 6 0 平带带宽的比较 第三章低群速度色散慢光光子晶体波导的设计 因此，现在我们考虑在群折射率的波动范围限制为士1 时的情况，我们仍采 用平面波展开的方法分别计算0 = 6 6 0 和0 - - 6 0 0 慢光的带宽。计算中，对两个不同 角度的波导，除0 本身不同，其他的结构参数均相同。图3 8 中给出几个计算结 果。 图中左边的曲线表示0 = 6 6 0 情况，右边对应0 = 6 0 0 。这个结果表明，在几乎 相同群折射率时，0 = 6 6 0 情况有更大平带带宽，群折射率分别为3 2 ，7 0 ，和2 0 4 时， 两个角度下带宽比a t d 2 a o ) 1 分别为：1 3 7 ，1 2 ，和1 6 8 。 通过调整0 角，三角格子变为斜方格子。相应的低色散慢光带宽得到增加。这 一现象可以通过数值模拟分析来得到合理的解释。我们分别计算了不同0 角情况下 的色散关系，如3 - 9 图所示：可以看到随着角度的增加，布里渊区在波导方向的长 度减小。同时，反交叉点也跟随向小波矢方向移动。慢光模( 图中两条色散曲线的 上面一条) 上对应反交叉点a 到布罩渊区边界的这段色散曲线区群速度都很小， 我们称之为慢光区。当波导几何结构参数恰当时，这段曲线上的部分线段成为平带。 我们认为，如果调整波导结构使这个慢光区变得更宽，那么慢光区上得到的平带也 将伴随这个扩展而得到宽的带宽。 图3 - 9 不同0 角波导导模的色散曲线 5 2 天oc3叮ej止dn=叮eioz 第二章低群速度色散慢光光子晶体波导的设计 w a v en u m b e rk ( 2 n a ) 图3 1 0 不同0 角波导导模的群速度曲线 为了确定我们的上面的猜想，我们把3 - 9 图中的所有色散曲线进行平移，使它 们的右边末端都与e = 6 0 0 结构的色散曲线右边末端重合。通过求出对应的群速度 曲线而得到3 1 0 图。从图上可看出，慢光区随角度0 增加变宽了。 慢光区的扩展对增加平带在色散曲线上的长度从而带宽增加是有利的。如图 3 1 1 所示，我们分别计算了0 = 6 0 0 和0 = 6 6 0 时，对应于平带群折射率n g = 2 7 处， 所得平带最宽时的群速度曲线。结果表明增加角度o 使平带展宽，从而在这个群折 射率处得到更宽的可用带宽。 5 3 一。一)lpolioo一q3)jo 第二章低群速度色散慢光光子品体波导的设计 w a v en u m b e r k ( 2 兀a ) 图3 1 1平带处群折射率相同时，不同0 角波导导模的群速度曲线 需要注意的是，随着0 角的增加，慢光区向光线靠近，最终可能越过光线以上， 越过光线的这部分光频将与空气的耦合。造成光在这频率处的损耗，因而调节的角 度0 不能太大。在设计宽带低群速度慢光时，o 最大值要由波导的结构的其他参数 共同决定。 3 4 本章小结 反交叉效应对波导模的色散有非常明显的影响，本文的研究表明：通过把光 子晶体的格子改为斜方格子，色散导模形成的反交叉点的位置被有效调节，使平带 频宽有大的增加。这个研究为光子晶体波导中宽带慢光设计提供了一个参考。同时， 斜方格子也使平带高群折射率更容易达到。这意味光可以走得更慢，从而增强光与 物质的相互作用，这对实现具有某些特定功能的光器件来说是有利的。 一。一)1d8d=qo一cl丁ojo 第二章低群速度色散慢光光子品体波导的设计 参考文献 1 s e h a r r i s ，j e f i e l d ，八i m a m o g l u “n o n l i n e a ro p t i c a lp r o c e s s e su s i n g e l e c t r o m a g n e t i c a l l yi n d u c e dt r a n s p a r e n c y ，”p h y s r e v l e t t ，1 9 9 0 ，6 4 ：1 1 0 7 1 1 1 0 2 lvh a u ，s e h a r r i s ，z d u t t o n ，a n dc h b e h r o o z i ，“l i g h ts p e e dr e d u c t i o nt o1 7 m e t r e sp e rs e c o n di na l lu l t r a c o l da t o m i cg a s k ，”n a t u r e ，1 9 9 9 ，3 9 7 ：5 9 4 - 5 9 8 3 j j l o n g d e l l ，e f r a v a l ，m j s e l l a r s ，a n dn b m a n s o n ，s t o p p e dl i g h tw i t h s t o r a g et i m e sg r e a t e rt h a no n es e c o n du s i n ge l e c t r o m a g n e t i c a u yi n d u c e d t r a n s p a r e n c yi nas o l i d ，”p h y s r e v l e t t ，2 0 0 5 ，9 5 ：0 6 3 6 0 1 4 al a l e x a n d e r ，j j l o n g d e l l ，m j s e l l a r s ，a n dn b m a n s o n , p h o t o ne c h o e s p r o d u c e db ys w i t c h i n ge l e c t r i cf i e l d s ，”p h y s r e v l e t t ，2 0 0 6 ，9 6 ：0 4 3 6 0 2 5 m s b i g e l o w , n n 1 _ z p e s h k i n ，a n dr w ：b o y d ，“o b s e r v a t i o no fu l t r a s l o wl i g h t p r o p a g a t i o ni n am b yc r y s t a la tl o o mt e m p e r a t u r e ，”p h y s r e v l e t t ，2 0 0 3 ，9 0 ： 1 1 3 9 0 3 6 m s b i g e l o w , n n l e s h k i n ，r w ：b o y d , “s u p e r l u m i n a la n ds l o wl i g h t p r o p a g a t i o n i na r o o m - t e m p e r a t u r es o l i d ，”s c i e n c e ，2 0 0 3 ，3 0 1 ：2 0 0 2 0 2 7 k upc ，s e d g w i c hf ，c h a n g - h a s n a i nc ，p a l i n g i n i sp l it ，w a n gh ，c h a n gswa n d c h u a n gsl “s l o wl i g h ti ns e m i c o n d u c t o rq u a n t u mw e l l s ，”o p t l e t t ，2 0 0 4 ，2 9 ： 2 2 9 2 2 9 3 1 8 k ys o n g ，m gh e r r f i e z ，a n dl t h 6 v e n a z ，“l o n go p t i c a l l yc o n t r o l l e dd e l a y si n o p t i c a lf i b e r s ，”o p t l e t t ，2 0 0 5 ，3 0 ：1 7 8 2 - 1 7 8 4 9 yo k a w a c h i ，m s b i g e l o w , j e s h a r p i n g , z z h u ，a s c h w e i n s b e r g , d j g a u t h i e r , r w ：8 0 y d , a n da l g a e t a , “t u n a b l ea l l o p t i c a ld e l a y sv i ab t i l l o u i n s l o wl i g h ti na l lo p t i c a lf i b e r ”p h y s r e v l e t t 2 0 0 5 ，9 4 ：1 5 3 9 0 2 1 0 d d a h a na n dge i s e n s t e i n ，”t u n a b l ea l l o p t i c a ld e l a yv i as l o wa n df a s tl i g h t p r o p a g a t i o ni nar a m a na s s i s t e df i b e ro p t i c a lp a r a m e t r i ca m p l i f i e r ：ar o u t et oa l l o p t i c a lb u f f e t i n g ，”o p t e x p r e s s ，2 0 0 5 1 3 ：6 2 3 4 6 2 4 9 1 1 j e s h a r p i n g , yo k a w a c h i ，a n da l g a e t a , “w i d eb a n d w i d t hs l o wl i g h tu s i n ga r a m a nf i b e ra m p l i f i e r , ”o p t e x p r e s s ，2 0 0 5 ，1 3 ：6 0 9 2 6 0 9 8 1 2 j ks p o o n ，ec h a k ，j m c h o i ，a n da y a f i v “s l o w i n gl i g h tw i t hf a b r y p e r o t r e s o n a t o ra r r a y s ，”j 0 p t s o c a m b ，2 0 0 7 ，2 4 ：2 7 6 3 5 5 第三章低群速度色散慢光光子晶体波导的没计 1 3 j e h e e b n e ra n dr w jb o y d “s l o w ”a n d “f a s t ”l i g h ti nr e s o n a t o r - c o u p l e d w a v e g u i d e s ，”j m o d o p t ，2 0 0 2 ，4 9 ：2 6 2 9 2 6 3 6 1 4 j ks p o o n ，j s c h e u e r yx u ，a n da y a r i v “d e s i g n i n gc o u p l e d r e s o n a t o ro p t i c a l w a v e g u i d ed e l a yl i n e s ，”j o p t s o c a m b ，2 0 0 4 ，2 1 ：1 6 6 5 1 6 7 3 1 5 f n x i a ，ls e k a f i c ，a n dyv l a s o v “u l t r a c o m p a c to p t i c a lb u f f e r so nas i l i c o nc h i p n a t p h o t o n ，”2 0 0 7 ，1 ：6 5 7 1 1 6 tfk r a u s s ，“s l o wl i g h ti np h o t o n i cc r y s t a lw a v e g u i d e s ，”j p h y s d ：a p p l p h y s ， 2 0 0 7 ，4 0 ：2 6 6 6 - 2 6 7 0 1 7 ay u p e t r o va n dm e i c h ，“z e r od i s p e r s i o na ts m a l lg r o u pv e l o c i t i e si np h o t o n i c c r y s t a lw a v e g u i d e s , a p p l p h y s l e t t ，2 0 0 4 ，8 5 ：4 8 6 6 - 4 8 6 8 1 8 m d s e t t l e ，r j p e n g e l e n ，m s a l i b ，a m i c h a e l i ，lk u i p e r s ，a n dt ek x a u s s ， f l a t b a n ds l o wl i g h ti np h o t o n i cc r y s t a l sf e a t u r i n gs p a t i a lp u l s ec o m p r e s s i o na n d t e r a h e r t zb a n d w i d t h ，”o p t e x p r e s s ，2 0 0 71 5 ：2 1 9 2 2 6 1 9 a s 茜) r n i i l ；j o k i ，m m u l o t ，j a h o p e l t o ，a n dh l i p s a n e n ，“d i s p e r s i o ne n g i n e e r i n go f p h o t o n i cc r y s t a lw a v e g u i d e sw i t hr i n g - s h a p e dh o l e s ，”o p t i c se x p r e s s ，2 0 0 7 ，1 5 ： 3 2 3 8 3 2 8 2 0 lh f r a n d s e n ，a vl a v r i n e n k o ，j f a g e p e d e r s e n ，a n dei b o r e l ，“p h o t o n i c c r y s t a lw a v e g u i d e sw i t hs e m i - s l o wl i g h ta n dt a i l o r e dd i s p e r s i o np r o p e r t i e s ，”o p t e x p r e s s ，2 0 0 6 ，1 4 ：9 4 4 4 9 4 5 0 2 1 aj a f a r p o u r , aa d i b i ，yx ua n dr 1 【l e e ，“m o d ed i s p e r s i o ni nb i p e r i o d i c p h o t o n i cc r y s t a lw a v e g u i d e s ，”p h y s r e v b ，2 0 0 3 ，6 8 ：2 3 3 1 0 2 2 2 d m o r i ，s k u b o ，h s a s a k i ，a n dt b a b a ，“w i d e b a n da n dl o wd i s p e r s i o ns l o wl i g h t b yc h i r p e dp h o t o n i cc r y s t a lc o u p l e dw a v e g u i d e ，”o p t l e t t ，2 0 0 7 ，1 5 ：5 2 6 4 5 2 7 0 2 3 t b a b a , t k a w a s a k i ，h s a s a k i ，j a d a c h i ，a n dd m o r i “l a r g ed e l a y - b a n d w i d t h p r o d u c ta n dt u n i n go fs l o wl i g h tp u l s ei np h o t o n i cc r y s t a lc o u p l e dw a v e g u i d e ，”o p t e x p r e s s ，2 0 0 8 ，1 6 ：9 2 4 5 - 9 2 5 3 2 4 s k u b o ，d m o r i ，a n dt b a b a ，“l o w - g r o u p - v e l o c i t ya n dl o w d i s p e r s i o ns l o wl i g h t i np h o t o n i cc r y s t a lw a v e g u i d e s ，”o p t l e t t ，2 0