基于光子晶體和人造表面等離子體的諧振腔器件研究.pdf

1、光子晶體是一種周期性的亞波長(zhǎng)介質(zhì)結(jié)構(gòu)，與半導(dǎo)體晶體材料可以控制電子類似，光子晶體可以控制光子的運(yùn)動(dòng)和行為。人造表面等離子體是光波段表面等離子體在太赫茲和微波段的類比。光子晶體和人造表面等離子體都是亞波長(zhǎng)的周期性結(jié)構(gòu)，可以用來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)具備特異性質(zhì)的器件。本文的工作包含了幾種基于光波段的光子晶體和微波段的人造表面等離子體的新型諧振腔器件在理論與實(shí)驗(yàn)上的研究。
　　理論方法方面，介紹了光子晶體仿真所用的平面波展開(kāi)法和有限差分時(shí)域法。實(shí)驗(yàn)

2、方面，對(duì)于工作在可見(jiàn)光和近紅外波段的亞波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)光子晶體，納米加工技術(shù)是極其重要的。本文介紹了基于硅的納米加工工藝流程，并討論了對(duì)于制備光子晶體所需要的鄰近效應(yīng)校正技術(shù)以及對(duì)制備用于傳感的懸掛結(jié)構(gòu)所需的濕法腐蝕工藝中的幾個(gè)問(wèn)題。
　　通過(guò)人造表面等離子體和光子晶體混合結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)具有負(fù)等效折射率的材料，并用于設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)開(kāi)放腔。開(kāi)放腔是一種應(yīng)用負(fù)折射材料性質(zhì)所提出的概念，由于諧振模式與外界環(huán)境有較大的重疊，在傳感和激光器方面有一定

3、應(yīng)用潛力。本文中實(shí)現(xiàn)的開(kāi)放腔工作在微波段，類似的思路也可以在太赫茲實(shí)現(xiàn)。同時(shí)還討論了在光波段實(shí)現(xiàn)開(kāi)放腔的可能方案。
　　耦合器是波分復(fù)用系統(tǒng)中的重要元件?；诤?jiǎn)并耦合模式的隧穿效應(yīng)，可以利用納米梁光子晶體微腔設(shè)計(jì)尺寸緊湊的耦合器，并且通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這一設(shè)計(jì)。本文提出的器件在極小的尺寸下具備良好的性能以及較低的損耗，除此之外，相比于常見(jiàn)的微環(huán)諧振腔，這一器件具有不受自由譜范圍限制的優(yōu)點(diǎn)。
　　慢光波導(dǎo)通過(guò)減慢在其中傳播的模式的