太赫茲波段空氣環(huán)型光子晶體帶隙特性和諧振腔研究.pdf

1、摘要IIIII11IfrllrllrfIIffrllIIIIIJIlilt—————————————————————]Y2117788論文題目：太赫茲波段空氣環(huán)型光子晶體帶隙特性和諧振腔研究學科專業(yè)：物理電子學研究生：馬麗娟簽名：當塑塑指導教師：張顯斌教授簽名：摘要太赫茲(THz)電磁波(波長為3lxm3ram)是頻率介于毫米波和紅外之間相當寬范圍的電磁輻射區(qū)域。正是THz波所處的波段使得其具有一些非常獨特的優(yōu)點，使THz波在凝聚態(tài)物理

2、、天體物理、生物、醫(yī)學、安全檢測等眾多領域中具有廣闊的應用潛力。光子晶體是介電常數在空間呈周期性排列的人工結構，具有光子帶隙和光子局域效應等重要特征，因此對光波提供了一種全新的控制機理。因此，對光子晶體的帶隙特性和缺陷模式的研究是光子晶體研究的重要內容。光子晶體結構在THz波段具有良好的性質，可以制造多種性能優(yōu)良的THz功能器件，如THz光子晶體濾波器、THz光子晶體諧振腔等都可廣泛應用于THz系統(tǒng)中，為THz技術的進一步應用提供了有利

3、基礎。本文重點研究了THz波段二維正方和三角晶格空氣環(huán)型光子晶體的帶隙特性，并基于缺陷模式的原理設計了一種新型的空氣環(huán)型光子晶體諧振腔。在固定介電常數和晶格常數不變的情況下，采用平面波展開法(PWM)計算并分析了Si材料組成的THz波段二維正方晶格空氣孔、空氣環(huán)型光子晶體的帶隙圖以及Ge材料組成的THz波段二維三角晶格空氣孔、空氣環(huán)型光子晶體的帶隙圖，并就空氣孔半徑對光子晶體完全帶隙的影響分別做了詳細討論，得出了THz波段空氣環(huán)型光子晶

4、體完全帶隙最大時的結構參數。本文從THz波的特性出發(fā)，設計了適合于THz波段的光子晶體諧振腔。在二維三角形晶格空氣孔和空氣環(huán)型結構中引入點缺陷，形成THz波段的諧振腔。采用基于有限時域差分法的Rsoft軟件分別仿真兩種結構下缺陷模的模式和模場分布，并對兩種諧振腔的品質因子也進行了分析計算。利用平面波法結合超晶胞法計算分析了兩種諧振腔的帶隙結構和諧振頻率隨填充比的變化規(guī)律，并仿真了R／a=045缺陷模的模式場分布，以及研究了環(huán)型結構在一定