太赫茲波高Q一維光子晶體腔與傳感應(yīng)用.pdf

1、近年來(lái)，太赫茲技術(shù)由于其在無(wú)損檢測(cè)、成像、光譜及通信等方面的應(yīng)用潛力，已引起學(xué)術(shù)界濃厚的研究興趣。隨著太赫茲波發(fā)射與探測(cè)技術(shù)的快速發(fā)展，許多新的應(yīng)用在太赫茲波段有望實(shí)現(xiàn)。特別是對(duì)應(yīng)用于太赫茲波段的功能器件如太赫茲波濾波器、光控或電控開關(guān)及調(diào)制器、高敏生化傳感器等的需求不斷增加，而具有高品質(zhì)因子（Q值）的太赫茲波器件，在這些方面有重要的應(yīng)用。論文提出了一種高Q一維光子晶體腔，對(duì)腔參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，并研究了此高Q腔在可調(diào)諧的太赫茲波濾波器、光

2、控太赫茲波開關(guān)及太赫茲波氣體濃度折射率傳感等方面的應(yīng)用。論文主要研究工作分為三個(gè)部分：
　　(1)設(shè)計(jì)并制作了一種高 Q太赫茲波一維光子晶體腔。該光子晶體腔由兩塊分立且平行的布拉格鏡及中間空氣層作為缺陷層組成，每塊布拉格鏡由多片硅片和空氣層交疊構(gòu)成。利用傳輸矩陣?yán)碚撗芯苛似渫干涮匦?，?duì)腔參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，并對(duì)制作的器件進(jìn)行了性能測(cè)試。提出了通過(guò)增加缺陷層厚度（即腔長(zhǎng)）來(lái)提高光子晶體腔Q值的方法。實(shí)驗(yàn)中獲得的最高Q值為1.1×104，

3、是目前同類器件國(guó)際報(bào)道中的最高值。通過(guò)控制平移臺(tái)調(diào)節(jié)缺陷層厚度，實(shí)現(xiàn)了在299～355GHz光子禁帶內(nèi)100％調(diào)諧的太赫茲波窄帶帶通濾波器。
　　(2)根據(jù)光生載流子對(duì)太赫茲波的吸收作用，利用一維光子晶體腔設(shè)計(jì)了一種光控太赫茲波開關(guān)。因設(shè)計(jì)的一維光子晶體腔的缺陷層較長(zhǎng)，激光可以很容易地照射到一維光子晶體腔中間層硅片上，此時(shí)僅需0.16W/cm2的激光功率密度即可實(shí)現(xiàn)太赫茲波開關(guān)的關(guān)斷操作，與單片光控太赫茲波開關(guān)相比所需的控制激光功