基于波狀多層膜結(jié)構(gòu)的寬波段偏振分束器的研究.pdf

1、波狀多層膜結(jié)構(gòu)是一種二維光子晶體。電磁波在其結(jié)構(gòu)內(nèi)傳播時(shí)，由于其能帶結(jié)構(gòu)的差異，TE模和TM模并沿著不同的方向傳播，實(shí)現(xiàn)偏振分束。基于波狀多層膜結(jié)構(gòu)的偏振分束器體積小，容易集成，可實(shí)現(xiàn)軸對(duì)稱偏振，吸引了眾多研究人員的關(guān)注。目前所報(bào)道的基于波狀多層膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出來的偏振分束器大部分在紅外波段，而可見波段處的偏振分束器僅有100nm的帶寬。而且由于其能帶結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在已有的報(bào)道中都沒有詳細(xì)的優(yōu)化過程。仿真得到的結(jié)果禁帶都是不連續(xù)的，沒有充分?jǐn)U展

2、禁帶范圍。而本文設(shè)計(jì)了一種基于波狀多層膜結(jié)構(gòu)的寬波段偏振分束器。此外本文還嘗試采用離子束濺射技術(shù)在硅光柵基板上制備波狀多層膜結(jié)構(gòu)。
　　本文設(shè)計(jì)的基于波狀多層膜結(jié)構(gòu)的偏振分束器，在可見光處具有較寬波段。波狀多層膜結(jié)構(gòu)以TiO2和SiO2作為高低折射率介質(zhì)材料，通過疊加兩種不同膜厚的周期膜堆來拓寬偏振分束器有效帶寬。采用粒子群優(yōu)化算法，建立偏振分束特性的評(píng)價(jià)函數(shù)，優(yōu)化結(jié)構(gòu)和薄膜厚度等參數(shù)，得到了偏振波段中心波長為565nm，平均消光

3、比大于30dB，帶寬約為220nm的寬波段偏振分束器。本章還分析研究了基板周期、波狀結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)透射譜曲線，偏振分束帶寬的影響。通過尺寸的簡單縮放，可以將所設(shè)計(jì)偏振分束器的工作波長范圍分別移動(dòng)到紫外和紅外區(qū)域。同時(shí)文章研究了膜層頂角的角度敏感性和波狀結(jié)構(gòu)的電場分布。
　　本文還采用自我復(fù)制法在硅光柵基板上制備波狀多層膜結(jié)構(gòu)。結(jié)合紫外納米壓印和感應(yīng)耦合等離子體刻蝕技術(shù)(ICP)制備硅光柵基板。利用離子束濺射系統(tǒng)作為鍍膜機(jī)臺(tái)，以主離子源