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《清华大学》 2014年
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太赫兹波段二维金属光子晶体的透射研究

余钧  
【摘要】:本文采用多重散射法、FDTD法进行数值计算,研究了太赫兹波段二维金属光子晶体的透过性质及慢光效应。 光子晶体作为一种新型的利用周期性调制光的传播性质的物质,自1987年提出之后就受到了广大研究者的关注。光子禁带(PBG)的存在是光子晶体最重要的性质之一。频率在PBG区域内的光是不能穿过光子晶体的。这个性质有一些可能的应用,比如光波导、高Q微谐振腔、滤波器等等。光子晶体将来可能应用到大规模集成光路中,对信息技术和产业的发展远景意义重大。二维光子晶体,由于其制备相对容易,具有适用于微型的平面集成光子芯片的优点,一直成为研究热点。 对于太赫兹波段二维金属光子晶体(无缺陷),我们发现它的透射曲线(TM偏振)的第一导带是反常的共振透射:在中低金属填充率的情况下金属柱之间的共振产生高而尖锐的洛伦兹型共振峰,峰的数目由金属柱层数决定。基于文中提出的一个简单的模型,我们可以直观地理解共振透射并大致地估计共振频率。上述数值结果与APL65,645中的实验数据相符合。我们研究了金属柱位置的偏移效应,以模拟实际样品的透射情况。同时,我们也实际制备了一个金属光子晶体样品进行实验验证,实验结果中能显示第一导带(共振透射)、第二导带。 在多重散射法的基础上,结合FDTD方法,我们计算了高斯光束通过二维金属光子晶体的延迟时间,发现特别是在共振频率下,存在较强的慢光效应。这是由于特定频率的光束入射后,在金属柱之间来回反射,发生共振造成的。表观上光速减慢为空气中光速的1/26.5。 本文的工作有助于理解二维金属光子晶体的透射性质,在滤波器、非线性或慢光器件等方面具有应用潜力。
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:O734

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