太赫茲波段二維光子晶體傳輸器的研究.pdf

1、太赫茲(Terahertz，THz)波是指頻率在100GHz-10000GHz范圍的電磁波，它位于微波與紅外線之間。太赫茲波具有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，如太赫茲譜包含豐富的物理化學(xué)信息，以及太赫茲脈沖具有瞬態(tài)性、寬帶性、相干性、低能性等特點(diǎn)，在物體成像、環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療診斷、射電天文、寬帶移動(dòng)通訊等諸多方面具有一定的應(yīng)用潛力。目前對(duì)太赫茲波的研究突飛猛進(jìn)，相繼出現(xiàn)了太赫茲發(fā)射器、探測(cè)器。然而在大多數(shù)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中，太赫茲波是在自由空間中傳播的，致使在

2、某種程度上難以對(duì)其進(jìn)行控制和引導(dǎo)。 光子晶體是介電常數(shù)成周期性分布的一種介質(zhì)材料，周期為光波長(zhǎng)量級(jí)。在光子晶體結(jié)構(gòu)中存在著特殊的頻帶，在這些頻帶中電磁波是被禁止傳播的。如果在光子晶體中引入缺陷，則在禁帶中會(huì)出現(xiàn)缺陷態(tài)，使得與該缺陷態(tài)波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的電磁波可以在其中傳播。光子晶體的這一特性使其可以制造多種器件，如光子晶體濾波器、反射器、開關(guān)等，并且可以根據(jù)需要適當(dāng)?shù)匾肴毕莼蚋淖兘Y(jié)構(gòu)，具有一定的可調(diào)節(jié)性。這種光子晶體結(jié)構(gòu)也同樣適用于太赫

3、茲波段，并且在太赫茲波段具有一定的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樘掌澆ǘ蔚墓庾泳w結(jié)構(gòu)比光學(xué)波段的光子晶體結(jié)構(gòu)在制作上容易的多，同時(shí)跟微波波段的光子晶體相比，結(jié)構(gòu)具有一定的緊湊性，因此研究太赫茲波段的光子晶體材料，并設(shè)計(jì)仿真太赫茲光子晶體傳輸器，分析它們的性能，具有較大的意義，為太赫茲技術(shù)的應(yīng)用提供一個(gè)有利的基礎(chǔ)。 本論文從光子晶體帶隙特點(diǎn)研究入手，采用平面波展開法推導(dǎo)二維光子晶體中電磁波傳播主方程。研究了填充率、介質(zhì)介電常數(shù)對(duì)太赫茲波段正三角晶