等邊三角形微腔模式的FDTD計算.pdf

1、光學(xué)微腔是指線度約為5μm至500μm的光學(xué)介電諧振器。近年來，光學(xué)微腔，由于其高品質(zhì)因子(Q值)和低模式體積等獨特的特點，正越來越受到人們的關(guān)注，它可應(yīng)用在要求極細線寬、極高能量密度和亮度或極細微探測能力的場合，例如窄帶光學(xué)濾波和極低閾值激光器等。光學(xué)微腔的這些特性來源于其獨特的回音壁(Whispering-Gallery，WG)模式，WG型結(jié)構(gòu)的微腔，往往是有高折射率的有源區(qū)，周圍是低折射率的限制層(或者是空氣)組成的微小結(jié)構(gòu)，通過

2、內(nèi)外的大折射率差，來形成全反射，經(jīng)過多次反射后，把腔內(nèi)模式限制在微腔內(nèi)，形成所謂的回音壁模，由于大部分能量被限制在腔內(nèi)，一般可以形成很大的Q值，這種形式的結(jié)構(gòu)最常見的就是微盤、微環(huán)、微球、微柱或者多邊形微腔等。 因微盤有輸出效率低的缺點，人們就逐漸研究正多邊形微腔結(jié)構(gòu)，當(dāng)正多邊形的邊逐漸增加時，其性質(zhì)越來越接近圓盤，但當(dāng)邊數(shù)比較少時，其對稱性明顯降低，這時微腔的性質(zhì)就有可能改變?，F(xiàn)在研究最多的是正三角形，正方形，以及正六邊形和正

3、八邊形等。 最近幾年，人們在麥克斯韋方程基礎(chǔ)上對正三角形光學(xué)微腔的模式特性作了較深入的研究，在國內(nèi)，中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所黃永箴研究員領(lǐng)導(dǎo)的課題組采用時域有限差分法(FDTD)對等邊三角形微腔的模式特性作了較深入研究，并取得了一定的成果。 本論文使用FullWAVE 4.0軟件中的二維FDTD法模擬了有效折射率為3.2，邊長為5微米的等邊三角形光學(xué)微腔模式分布狀況。對腔內(nèi)的橫模模場進行分析，發(fā)現(xiàn)等邊三角形微腔在低階模時，