【摘要】：基于光波單向傳輸?shù)娜舛䴓O管在集成光通信、全光網(wǎng)絡(luò)和光信息處理中有重要應(yīng)用.基于方向帶隙失配設(shè)計的光子晶體異質(zhì)結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)光波單向傳輸,但正向透射率較低,帶寬較窄.基于對光子晶體異質(zhì)界面傾斜角度的研究,根據(jù)界面全反射條件,利用可集成材料硅和二氧化硅設(shè)計了一種空氣孔型二維光子晶體異質(zhì)結(jié)構(gòu).異質(zhì)結(jié)構(gòu)界面兩側(cè)的光子晶體對1550 nm波長附近的TE模光波在Γ-X方向均呈導帶,避免了方向帶隙失配.研究發(fā)現(xiàn)當異質(zhì)界面滿足全反射條件時,由于光子晶體的自準直效應(yīng),較寬波段的正向光波得以高效傳播,而反向光波在界面由于全反射而被禁止傳播.光子晶體異質(zhì)結(jié)構(gòu)界面的全反射效應(yīng)打破了方向帶隙對光波單向傳輸?shù)南拗?使得反向光波在光子晶體中為導帶時同樣可實現(xiàn)近零透射率,從而拓寬了光波單向傳輸?shù)牟ㄩL范圍.基于全反射界面的光子晶體異質(zhì)結(jié)構(gòu)經(jīng)過優(yōu)化后,其正向透射率達0.64,透射對比度為0.97,單向傳輸帶寬可達553 nm.
[Abstract]:All-optical diodes based on unidirectional transmission of optical wave have important applications in integrated optical communication, all-optical network and optical information processing. The photonic crystal heterostructure based on directional bandgap mismatch can realize the unidirectional transmission of optical wave, but the forward transmittance is lower and the bandwidth is narrow. Based on the investigation of the tilt angle of the photonic crystal heterostructure, an air-porous two-dimensional photonic crystal heterostructure was designed by using the integrated materials silicon and silica according to the total reflection condition of the interface. The photonic crystals on both sides of the heterostructure interface exhibit conduction bands for the TE mode light waves near the wavelength of 1550 nm in the 螕 -X direction, thus avoiding the directional bandgap mismatch. It is found that because of the autocollimation effect of photonic crystal, the forward light wave in wider band can propagate efficiently when the heterogeneity interface satisfies the total reflection condition, while the backward light wave is forbidden to propagate at the interface due to total reflection. The total reflection effect at the interface of photonic crystal heterostructure breaks the restriction of directional band gap on the unidirectional transmission of optical wave, which makes the reverse light wave can also achieve near zero transmittance when it is a conduction band in photonic crystal. Thus, the wavelength range of optical wave propagation is widened. The photonic crystal heterostructure based on total reflection interface is optimized. The forward transmittance is 0.64, the transmission contrast is 0.97, and the unidirectional transmission bandwidth is up to 553 nm..
【作者單位】： 太原理工大學物理與光電工程學院;太原理工大學新型傳感器與智能控制教育部重點實驗室;斯威本科技大學微光子中心;山西大學理論物理研究所;
【基金】：國家自然科學基金(批準號:61575138);國家自然科學基金青年科學基金(批準號:61505135) 山西省自然科學基金(批準號:2016011048) 國家留學基金委(批準號:201508140067)資助的課題~~
【分類號】：O734

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 湯炳書,吳正懷;淺談光子晶體及其應(yīng)用[J];滁州師專學報;2001年03期

2 方舟 ,嚴寒 ,小平;光子晶體[J];光機電信息;2002年12期

3 易小菊;控制光子的“半導體”——光子晶體[J];湖南大學學報(自然科學版);2003年S1期

4 ;科學家獲得光子晶體納米結(jié)構(gòu)[J];光學儀器;2003年02期

5 李蔚;光電子技術(shù)的又一重大發(fā)展——光子晶體及其應(yīng)用[J];世界產(chǎn)品與技術(shù);2003年06期

6 胡興軍;楊燕;;光子晶體的技術(shù)和新產(chǎn)品開發(fā)情況[J];集成電路應(yīng)用;2004年10期

7 蔣銳 ,曹三松;光子晶體可能成為磁激發(fā)器[J];激光技術(shù);2004年03期

8 開桂云,董孝義,秦玉文,何杰,巴恩旭,汪美林;《全國光子晶體及其應(yīng)用學術(shù)交流與發(fā)展戰(zhàn)略研討會》紀要[J];光電子·激光;2005年08期

9 孫濤濤;金碧輝;;光子晶體 數(shù)據(jù)聚焦分析[J];科學觀察;2006年05期

10 胡萍;何劍;;探究光子晶體的缺陷美[J];農(nóng)村經(jīng)濟與科技;2008年10期

相關(guān)會議論文 前10條

1 顧忠澤;趙祥偉;朱蓉;;基于光子晶體的生物分子編碼[A];中國化學會第二十五屆學術(shù)年會論文摘要集（上冊）[C];2006年

2 婁建勇;徐鐵軍;徐寶連;邰偉瑩;;異質(zhì)缺陷光子晶體的高性能光捕獲研究[A];2011西部光子學學術(shù)會議論文摘要集[C];2011年

3 李志遠;劉榮鵑;傅晉欣;;磁光光子晶體的理論和實驗研究[A];第八屆全國光學前沿問題討論會論文集[C];2009年

4 王京霞;崔麗影;田恩濤;江雷;宋延林;;大面積、高強度聚合物光子晶體的制備[A];中國化學會第27屆學術(shù)年會第04分會場摘要集[C];2010年

5 葛建平;;膠體光子晶體的磁組裝及顯示性能研究[A];中國化學會第27屆學術(shù)年會第04分會場摘要集[C];2010年

6 胡小永;江萍;楊宏;龔旗煌;;飛秒超快速可調(diào)諧有機光子晶體微腔[A];中國光學學會2006年學術(shù)大會論文摘要集[C];2006年

7 金崇君;張道中;程丙英;李兆霖;倪培根;;光子晶體的研究進展[A];第四屆全國光學前沿問題研討會論文摘要集[C];1999年

8 胡小永;張琦;劉元好;程丙英;張道中;;快速可調(diào)諧三維光子晶體[A];第六屆全國光學前沿問題研討會論文摘要集[C];2003年

9 康凱;黃世華;董力強;高長城;;強制沉積3D光子晶體的方法研究[A];第11屆全國發(fā)光學學術(shù)會議論文摘要集[C];2007年

10 杜曉宇;鄭婉華;張冶金;任剛;王科;邢名欣;陳良惠;;慢光在光子晶體彎曲波導中的高透射傳播[A];第十六屆全國半導體物理學術(shù)會議論文摘要集[C];2007年

相關(guān)重要報紙文章 前8條

1 賈正根;光子晶體學俏然崛起[N];中國電子報;2001年

2 劉霞;美制成兼具電學光學性質(zhì)的光子晶體[N];科技日報;2011年

3 叢林;聚合物光子晶體研究取得進展[N];中國化工報;2011年

4 楊健;中科院取得光子晶體理論創(chuàng)新[N];人民日報;2003年

5 ;我國光子晶體中原子自發(fā)輻射特性研究獲突破[N];中國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導報;2006年

6 劉霞;新平臺讓有機分子定向發(fā)強光[N];科技日報;2013年

7 陳丹;科學家獲得光子晶體納米結(jié)構(gòu)[N];科技日報;2003年

8 錢錚;日本開發(fā)出控制光速新技術(shù)[N];科技日報;2006年

相關(guān)博士學位論文 前10條

1 朱志宏;光子晶體應(yīng)用理論研究[D];國防科學技術(shù)大學;2007年

2 王昕;平面光子晶體研究[D];復旦大學;2007年

3 王曉玲;光子晶體在生化傳感中的應(yīng)用研究[D];北京郵電大學;2009年

4 李巖;光子晶體及其應(yīng)用的數(shù)值模擬研究[D];中國科學院研究生院（西安光學精密機械研究所）;2004年

5 李文超;折射率可調(diào)的光子晶體及實驗的研究[D];河北工業(yè)大學;2011年

6 冷晗陽;利用二維及三維非線性光子晶體調(diào)控倍頻光波和糾纏光子的實驗研究[D];南京大學;2014年

7 葛瀟塵;基于光子晶體和人造表面等離子體的諧振腔器件研究[D];浙江大學;2015年

8 傅濤;等離子體填充金屬光子晶體Cherenkov輻射源研究[D];電子科技大學;2014年

9 朱海濱;光子系統(tǒng)中非互易傳輸現(xiàn)象及光子器件研究[D];上海交通大學;2014年

10 王金權(quán);反蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體材料制備及性能研究[D];揚州大學;2015年

相關(guān)碩士學位論文 前10條

1 王棟柱;光子晶體與金屬納米復合體系的光學增強效應(yīng)研究[D];西南大學;2015年

2 范卉青;多孔硅表面缺陷腔光子晶體的傳感特性研究[D];燕山大學;2015年

3 劉雯;多重準晶光子晶體的設(shè)計和制作方法研究[D];鄭州大學;2015年

4 路光;光波在非對稱多層膜光子晶體中的零反射傳輸特性[D];山東大學;2015年

5 蔡園園;電泵浦有機準晶光子晶體激光器的制備及性能研究[D];中央民族大學;2015年

6 徐杰;基于水凝膠光子晶體微球低背景化學發(fā)光技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品真菌毒素檢測中的應(yīng)用研究[D];南京師范大學;2015年

7 邵川釙;三維光子晶體中集成器件的設(shè)計與模擬[D];北京化工大學;2015年

8 牛曉穎;非線性光子晶體中寬帶頻率變換的研究[D];太原理工大學;2015年

9 程世駿;光子晶體的理論和制備技術(shù)研究[D];電子科技大學;2014年

10 阿卜杜外力阿·卜杜克力木(Abduweli ABDUKERIM);光子晶體禁帶理論在溶液濃度檢測中的應(yīng)用研究[D];新疆大學;2015年

，

本文編號：2214302