【摘要】：大量的理論和實驗研究表明,2D-3D異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)可以有效提高二維光子晶體中器件的傳輸效率,可以作為超大規(guī)模全光或光電子集成回路研究的重要平臺�；诖�,我們采用時域有限差分法,研究了工作于太赫茲波段的2D-3D異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)中垂直波導(dǎo)、非平面集成波導(dǎo)、非平面集成器件等的傳輸特性。主要研究內(nèi)容如下:首先,在2D-3D異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)中引入垂直耦合波導(dǎo),研究波導(dǎo)位置變化時,沿不同輸出方向的導(dǎo)帶范圍及其透過率。研究結(jié)果表明:當波導(dǎo)位置發(fā)生變化時,不同輸出方向的導(dǎo)帶范圍及其透過率都會有明顯地變化,尤其是腔腔耦合波導(dǎo),當其移動至特定位置時,在多個方向都觀察到了寬的導(dǎo)帶范圍和高的透過率。其次,我們在2D-3D異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)中構(gòu)建了非平面的集成波導(dǎo),研究了當垂直耦合波導(dǎo)相鄰微腔之間的角度變化時,該集成波導(dǎo)的傳輸效率。研究結(jié)果表明:隨著相鄰微腔之間旋轉(zhuǎn)角度的減小,該集成波導(dǎo)的傳輸效率得到有效改善,當進一步把輸出波導(dǎo)增寬時,導(dǎo)帶范圍和傳輸效率同時得到了進一步提高。再此基礎(chǔ)上,我們設(shè)計研究了包含有四個輸出通道的非平面集成波導(dǎo)器件,發(fā)現(xiàn)其可以實現(xiàn)四個方向同時高效傳輸?shù)奶匦�。最�?在2D-3D異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)中設(shè)計了包含兩種和三種器件的集成光路,研究了其頻率選擇特性及其集成化問題。研究結(jié)果表明:通過參數(shù)調(diào)節(jié),實現(xiàn)了不同端口的頻率選擇特性。尤其重要的是,兩個或者三個復(fù)雜器件的非平面集成化也同時實現(xiàn)了。 【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O734

【圖文】：

．．圖１－２邋（ａ）通過單個缺陷捕獲光子的示意圖。（ｂ）鏡像對稱ｗｏｏｄｐｉｌｅ結(jié)構(gòu)納米微腔示意圖。逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋（ａ）邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｏｆ邋ｔｒａｐｐｉｎｇ邋ｏｆ邋ｐｈｏｔｏｎｓ邋ｂｙ邋ａ邋ｓｉｎｇｌｅ邋ｄｅｆｅｃｔ，邋（ｂ）邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｏｆ邋ｎａｎｏｃａｖｉｔｙ邋ｉｎ邋ａ逡逑ｍｉｒｒｏｒ－ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ邋ｗｏｏｄｐｉｌｅ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．逡逑Ｎａｋａｍｕｍ邋［３１］平板打孔型二維光子晶體，通過調(diào)節(jié)介質(zhì)孔的位置得到Ｌ３和ＨＯ

逡逑顯示出相等的歸一化功率分布，分別為２９．６％、２８．９％、３０．５％。如圖１－３所示，丁３１１１＇１＾＃７１逡逑發(fā)現(xiàn)在０．３ＴＨＺ頻段中平板打孔型二維光子晶體的傳播損耗取決于材料損耗而不是輻逡逑射損耗，分別改變硅基板的電阻率、長度和彎曲次數(shù)，得出隨著電阻率增大傳播損耗逡逑減低，并在較高電阻率（２０ＫＱ／ｃｍ）情況下，，將損耗降到最低，傳播和彎曲損耗分別逡逑為邋Ｏ．ｌｄＢ／ｃｍ邋（０．３２６？０＿３３１ＴＨｚ）和邋０．２ｄＢ／ｃｍ邋（０．３２３？０．３３１ＴＨＺ）。逡逑＼邋ＭＩＳＴ逡逑＼ｆｆｌＨ２００邋Ｍｍ逡逑ｋ－邐ｉ邐１N逡逑ａ邋ｒ邋＝邋０邋３０ａ邐３00邋ｐｍ逡逑圖１－３二維光子晶體波導(dǎo)示意圖。實驗樣品俯視圖和截面電鏡照片。逡逑Ｆｉｇ．邋１－３邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｏｆ邋ｔｗｏ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ邋ｐｈｏｔｏｎｉｃ邋ｃｒｙｓｔａｌ邋ｗａｖｅｇｕｉｄｅ邋ｓｙｓｔｅｍ．邋Ｔｏｐ邋ａｎｄ邋ｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎａｌ逡逑ｓｃａｎｎｉｎｇ邋ｅｌｅｃｔｒｏｎ邋ｍｉｃｒｏｇｒａｐｈｓ邋ｏｆ邋ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ邋ｓａｍｐｌｅ邋ａｒｅ邋ｉｎｓｅｒｔｅｄ．逡逑１．２．３傳感器逡逑基于光子晶體的傳感器具有靈敏度高、穩(wěn)定性好、小型化、遠程監(jiān)控等優(yōu)勢，可逡逑以分為氣體傳感器、固體傳感器、液體傳感器等�，F(xiàn)在研究最多也最深入的是氣體傳逡逑感器，我們可以將氣體傳感器分為一維光子晶體微腔、二維光子晶體線缺陷微腔、異逡逑質(zhì)結(jié)微腔等。Ｍｏｈｅｂｂｉ【３８ｌ研宄了基于光學(xué)諧振的新型光學(xué)傳感器在一維硅光子晶體中逡逑的應(yīng)用，在光子晶體中引入微腔來檢測紅外波長區(qū)域中折射率的變化情況，通過線性逡逑的改變微腔兩側(cè)光子晶體中空氣層的厚度

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本文編號：2712198