高性能光子晶體納米梁腔的設(shè)計(jì)與調(diào)控.pdf

1、因?yàn)楣庾泳w納米梁腔(Photonic Crystal Nanobeam Cavities，PCNC)的尺寸小、制備容易且具有極高的品質(zhì)因子和極小的模體積，在光機(jī)力學(xué)、低閾值激光器和增強(qiáng)光物相互作用等方面應(yīng)用非常廣泛。為了滿足對(duì)特定的待測(cè)物和在特定的測(cè)定條件下進(jìn)行檢測(cè)的實(shí)際需要，這篇論文設(shè)計(jì)了兩種不同構(gòu)型的高品質(zhì)因子低模體積的光子晶體納米梁腔，探索構(gòu)型各異的光子晶體納米梁腔的結(jié)構(gòu)參數(shù)是怎樣對(duì)光子晶體納米梁腔的各種性能進(jìn)行影響，并在此基礎(chǔ)

2、上對(duì)不同構(gòu)型的光子晶體納米梁腔進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，為實(shí)際制備基于不同構(gòu)型的光子晶體納米梁腔的高靈敏度、高可靠性光學(xué)傳感器提供理論依據(jù)和指導(dǎo)原則。
　　這篇論文中所介紹的光子晶體納米梁腔，腔中心兩邊的圓柱形空氣孔或者其他結(jié)構(gòu)的孔徑是由腔中心向兩邊逐漸增大的，即一種是圓環(huán)型漸變孔徑的光子晶體納米梁腔，另一種是多孔魚(yú)骨型的光子晶體納米梁腔，在此基礎(chǔ)上，主要集中研究以下幾個(gè)方面：1）初步的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)普通型的光子晶體納米梁腔的圓柱形空氣孔的半徑

3、發(fā)生不規(guī)則變化時(shí)，光子晶體納米梁腔的品質(zhì)因子和模體積將相應(yīng)的發(fā)生變化。由于在光子晶體納米梁腔的制備過(guò)程中，所有空氣孔都處在相同的制備條件下，因而可認(rèn)為所有的空氣孔在其半徑發(fā)生變化時(shí)具有相同的形變程度。通過(guò)定義變化參數(shù)來(lái)描述所有空氣孔半徑變化的程度，改變這一參數(shù)即可研究空氣孔的規(guī)則變化對(duì)光子晶體納米梁腔的光學(xué)性能的影響；2）在普通型光子晶體納米梁腔的圓柱形空氣孔中在加上一半徑小于空氣孔半徑的圓形介質(zhì)柱，使得形成空氣環(huán)。通過(guò)改變空氣孔和介質(zhì)

4、柱的半徑來(lái)調(diào)控光子晶體納米梁腔的光學(xué)性能。
　　通過(guò)對(duì)這兩種新型結(jié)構(gòu)納米梁腔的結(jié)構(gòu)調(diào)整和參數(shù)優(yōu)化，我們發(fā)現(xiàn)兩種結(jié)構(gòu)都有它獨(dú)特的創(chuàng)新性。魚(yú)骨型光子晶體納米梁腔不僅在TE極化模式下有超高的品質(zhì)因子Q和超低的模體積V，在TM極化模式下也能得到超高的品質(zhì)因子Q和超低的模體積V。這是一個(gè)突破，所以我們稱之為雙極化納米梁腔。第二種結(jié)構(gòu)從兩種對(duì)稱性入手，通過(guò)分析對(duì)比，可知這兩種對(duì)稱性也都能得到超高的品質(zhì)因子Q和超低的模體積V。這兩種新型的光子晶