光子晶體是高集成光通信研究的熱門研究對象,廣泛應(yīng)用于全反射鏡、濾波器、波導(dǎo)等方面。為解決二維三角晶格光子晶體波導(dǎo)出射端的光場控制問題,本文基于表面波調(diào)制的概念提出了一種二維三角晶格光子晶體定向輻射的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)由X方向10層、Z方向29層圓形介質(zhì)柱周期排列而成,在Z=0上引入線缺陷形成波導(dǎo)。為了獲得出射光高定向性,在波導(dǎo)出射端表面引入一列類似微腔的結(jié)構(gòu),其表面層介質(zhì)柱相對微腔結(jié)構(gòu)表面層介質(zhì)柱偏離0.35a(a為晶格常數(shù))并且半徑是其它介質(zhì)柱半徑的1.3倍。時域有限差分法分析結(jié)果表明,該結(jié)構(gòu)具有很好的定向性,輻射距離約為61.5μm,該輻射距離約為單波導(dǎo)出射端結(jié)構(gòu)的4倍,并且輻射發(fā)散角度很小。

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【部分圖文】：

完整的二維三角晶格光子晶體結(jié)構(gòu)由X方向10層、Z方向29層圓形介質(zhì)柱周期排列而成,在完整的二維三角晶格光子晶體結(jié)構(gòu)的Z=0的位置上引入一個線缺陷就形成光子晶體單波導(dǎo)結(jié)構(gòu),如圖2所示。其中晶格常數(shù)a=0.625μm,圓形介質(zhì)柱的折射率na=3.4,背景介質(zhì)空氣的折射率nb=1,介....

在圖2所示的二維三角晶格光子晶體單波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,在波導(dǎo)出射端引入微腔得到微腔波導(dǎo)結(jié)構(gòu),如圖3所示,然后將表面層介質(zhì)柱Ⅱ向右平移L并將半徑增大到R,而Ⅰ區(qū)域介質(zhì)柱的半徑保持不變,從而得到的表面波調(diào)制光子晶體波導(dǎo)結(jié)構(gòu)如圖4所示。與微腔波導(dǎo)結(jié)構(gòu)不同,表面波調(diào)制波導(dǎo)結(jié)構(gòu)利用的是表面波....

一般情況下,在中心位置Z=0上輻射距離越遠(yuǎn),光子晶體波導(dǎo)的定向輻射效果就越好。設(shè)計合適的表面層介質(zhì)柱Ⅱ的平移距離L及其半徑R可以得到較好的表面波調(diào)制波導(dǎo)出射端的定向輻射效果,所以表面波調(diào)制波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化可以通過研究出射光在中心位置Z=0上輻射距離輻射距離與R、L的關(guān)系實(shí)現(xiàn)。圖5給....

圖6給出了三種二維三角晶格光子晶體波導(dǎo)的光場分布圖,其中單波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖如圖2所示,微腔波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖如圖3所示,表面波調(diào)制波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖如圖4所示(L=0.35a、R=0.26a,即表面層介質(zhì)柱Ⅱ偏離0.35a且半徑是其它介質(zhì)柱半徑的1.3倍)。從圖6可知,單波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的輻....

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