全息光子準(zhǔn)晶納米腔和濾波器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和性能研究.pdf

1、欣欣向榮的信息技術(shù)已經(jīng)使人類的生活方式發(fā)生了巨變，一部手機(jī)已經(jīng)能滿足大多數(shù)生活需要，這都是半導(dǎo)體相關(guān)技術(shù)的飛速發(fā)展的結(jié)果。由于物理本質(zhì)的原因，當(dāng)集成電路的集成度到達(dá)閾值，作為承載者的電子產(chǎn)生的庫侖力與熱效應(yīng)會帶來一系列棘手的問題。相較而言，光子由于其特殊性，諸如飛快的傳輸速度、較小的相互作用力等，因此，將用光子替代電子作為信息載體在理論上具有可行性，受到研究人員的重視。光子晶體，能夠像半導(dǎo)體引導(dǎo)電子一樣引導(dǎo)光的傳輸。建立以光子晶體為基礎(chǔ)

2、的全光支柱產(chǎn)業(yè)是所有科學(xué)家們的夢想。
　　光子準(zhǔn)晶是準(zhǔn)周期光子晶體，相比周期光子晶體，具有低閾值完全帶隙、帶隙方向不敏感、缺陷模更為豐富等優(yōu)勢，成為近年來科學(xué)家們的研究熱點(diǎn)及集成光子器件的優(yōu)秀候選對象，本論文基于多重光子準(zhǔn)晶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和研究低閾值納米腔、窄帶濾波器，具體內(nèi)容如下:
　　1.低閾值光子準(zhǔn)晶微腔的設(shè)計(jì)，以解決準(zhǔn)晶激光器的諧振腔模體積大，閾值需進(jìn)一步降低的問題:(1)通過全息的方法設(shè)計(jì)了十二重準(zhǔn)周期光子晶體，以硅為基

3、質(zhì)設(shè)計(jì)了納米腔。計(jì)算傳輸譜線，以能帶理論為依據(jù)，微調(diào)微腔的結(jié)構(gòu)參數(shù)，提高匯聚能力，使其在平面方向上對光子的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生限制，提高品質(zhì)因數(shù)，降低模體積，進(jìn)而降低閾值。(2)為了衡量優(yōu)化結(jié)果與腔的性能，使用以傅里葉變換為基礎(chǔ)的分析理論衡量納米腔的優(yōu)劣。根據(jù)準(zhǔn)晶體旋轉(zhuǎn)對稱的特征，對沿微腔長程取向序?qū)ΨQ軸方向分布的諧振模式進(jìn)行傅里葉變換，通過數(shù)學(xué)擬合等方法分析電磁波組分。這項(xiàng)工作為準(zhǔn)晶納米激光器的研究提供了一些拋磚引玉的作用。
　　2.單通道

4、窄帶濾波器的設(shè)計(jì)，以解決光集成中濾波器濾波損耗高，帶寬大，設(shè)計(jì)不靈活的問題:(1)在全息八重準(zhǔn)晶結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了單通窄帶道濾波器。根據(jù)光子帶隙理論分析結(jié)構(gòu)的傳輸譜線，對濾波的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，分析中心波長與3dB帶寬的變化趨勢，盡可能使得窄帶寬的同時(shí)減低傳輸損耗。(2)改變介質(zhì)材料的折射率，比較不同參數(shù)下的中心波長與3dB帶寬的變化情況，發(fā)現(xiàn)透射峰在不增大濾波損耗和帶寬的時(shí)候會發(fā)生明顯的紅移。(3)分析仿真結(jié)果，使用數(shù)學(xué)擬合的方法提出設(shè)