收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

硅基光子晶体带隙特性与波导研究

侯金  
【摘要】:随着硅基微电子元器件集成度的不断提高,器件工艺线宽正趋于理论极限,用电子作为信息载体的微电子技术即将面临难以逾越的瓶颈。因此,用光子作为信息载体的集成光电子学成为了亟须发展的方向。其中,继承了现代大规模集成电路成熟的硅基加工技术,并兼具光子晶体完美控制光能力的硅基光子晶体器件自然的成为了研究的热点与前沿。硅基光波导是传递光子信息的通道,是硅基集成光电回路的核心基础器件。以硅基光子晶体波导为核心可以设计出各种功能各异、种类丰富的硅基光电子器件,如硅基微腔、波导、光延迟器、分束器、耦合器、调制器、探测器等,从而极大的推动硅基光电集成领域的发展。因此,本论文以硅基光子晶体为核心,在“国家重点基础研究发展计划(973计划)前期预研专项”(2006CB708310),“国家青年科学基金”(60706013),“湖北省自然科学基金重大项目”(2006ABD002),“华中科技大学自主创新究基金”(M2009026),“武汉光电国家实验室(筹)创新基金”(P080003),和“华中科技大学研究生创新基金”(HF-08-05-2011-230)等的支持下,重点进行了硅基光子晶体的光子带隙研究和新型光子晶体波导器件的机理与器件原型研究,取得了如下成果: (1)采用全三维平面波法,研究了一种新型环形孔光子晶体绝缘体二氧化硅上硅(SOI)非对称平板的光子带隙,比较了新型环形孔光子晶体平板和普通圆形孔光子晶体的带隙。通过研究发现,在很大范围的空气体积填充比内,同样空气体积填充比的优化的环形光子晶体平板和普通圆形孔光子晶体平板相比,具有更大的光子带隙。例如,对于空气填充比为15%的时候,与普通圆形孔光子晶体平板相比,在环形光子晶体平板中观察到了将近两倍的光子带隙增强。 (2)讨论了硅基光子晶体波导中带边慢光的限制因素,研究了零色散型光子晶体宽带慢光波导的机理。在此基础上,设计了一种新型对称边界环宽带低色散光子晶体慢光波导。通过调节这种边界环波导环中的内径大小,可以使得光子晶体导模色散曲线中出现一个线性段,从而实现低色散宽带慢光。时域有限差分仿真表明,在一种优化的这种慢光波导中可以实现中心波长在1550纳米,带宽为2.3纳米的群折射率为74.4的慢光传输。 (3)研究讨论了色散补偿型光子晶体宽带慢光波导的机理。在此基础上,设计了一种新型啁啾沟道光子晶体耦合慢光波导。通过调节这种波导的结构参数,可以获得一种理想的“座椅状”导模色散曲线。然后再对这种波导的宽度进行啁啾,可以实现宽带低色散慢光。在时域有限差分仿真实验中,成功地获得了中心波长在1550纳米,带宽为20纳米的宽带慢光传输。并且,这种波导能够在低折射率非线性材料沟道结构中实现慢光与光控制,可望用于高速光信号处理以及加强光与物质的相互作用等领域里面。 (4)探讨了光子晶体的自准直原理,利用环形光子晶体比普通光子晶体多一个自由度的优势,设计了一种新型宽带偏振无关自准直波导。这种偏振无关自准直波导不但能同时工作于横电场模式和横磁场模式状态下,并且在中心波长为1550纳米时具有约102.9纳米宽的偏振无关自准直传播的带宽。因此,可以用于各种宽带的可重构波导器件和高密度光电集成器件,如偏振分束器,偏振耦合器等。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 欧阳征标,李景镇,孙一翎,林敏;短波长三维光子晶体(英文)[J];光子学报;2000年02期
2 欧阳征标,李景镇;光子晶体的研究进展[J];激光杂志;2000年02期
3 贾天卿,李进需,李海章;光子晶体简介[J];安阳师范学院学报;2000年04期
4 友清;合成蛋白石可用作光子晶体[J];激光与光电子学进展;2000年01期
5 ;光子晶体无散射导光[J];应用光学;2000年01期
6 陈红艺,郭红莲,倪培根,张琦,程丙英,张道中;聚苯乙烯微粒光子晶体的反常透过特性[J];物理学报;2003年09期
7 云中客;蝴蝶与光子晶体[J];物理;2003年04期
8 陈凯,盛秋琴,韩军,王晶;光子晶体及其应用研究[J];光电子技术;2003年01期
9 张国范;光子晶体的数值模拟[J];光机电信息;2003年08期
10 杨旅云,邱建荣;光子晶体制备方法最新进展[J];激光与光电子学进展;2003年08期
11 林峰,彭景翠,李宏建,徐玉峰,李文华;光子晶体的研究进展[J];液晶与显示;2003年05期
12 冯志芳,王义全,许兴胜,江少林,郝伟,程丙英,张道中;光子晶体中双通道之间能量的转移[J];物理学报;2004年01期
13 栗岩锋,王清月,胡明列,李曙光,刘晓东,侯蓝田;光子晶体光纤色散的无量纲化计算方法[J];物理学报;2004年05期
14 赵丽,余家国,程蓓,赵修建;三维光子晶体的化学方法制备与应用[J];稀有金属材料与工程;2004年04期
15 朱志宏,叶卫民,季家镕,袁晓东,曾淳,张晚云;光子晶体的非严格周期性对其传输特性的影响[J];光学学报;2004年06期
16 张友俊,杨庆祥,李英;光子晶体的发展和应用[J];上海大学学报(自然科学版);2004年03期
17 张友俊,姬波,王向前,李英;光子晶体及其应用[J];红外与激光工程;2004年03期
18 张登国,倪娜,安鹤南,欧阳征标,许桂雯;一维磁性光子晶体的电磁场分析和数值计算[J];光子学报;2004年08期
19 张瑞君;光子晶体与光子晶体有源器件[J];微纳电子技术;2004年06期
20 李岩,郑瑞生,田进寿,冯玉春,牛憨笨;一种类分形结构光子晶体的能带[J];光子学报;2004年10期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王京霞;崔丽影;田恩涛;江雷;宋延林;;大面积、高强度聚合物光子晶体的制备[A];中国化学会第27届学术年会第04分会场摘要集[C];2010年
2 葛建平;;胶体光子晶体的磁组装及显示性能研究[A];中国化学会第27届学术年会第04分会场摘要集[C];2010年
3 汪河洲;;光子晶体研究[A];全国第十二次光纤通信暨第十三届集成光学学术会议论文集[C];2005年
4 顾忠泽;刘兆彬;赵祥伟;;可用于生物分子编码的自组装光子晶体[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年
5 王志兵;叶永红;;光子晶体中光学微腔的发光调制[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年
6 金崇君;张道中;程丙英;李兆霖;倪培根;;光子晶体的研究进展[A];第四届全国光学前沿问题研讨会论文摘要集[C];1999年
7 胡小永;张琦;刘元好;程丙英;张道中;;快速可调谐三维光子晶体[A];第六届全国光学前沿问题研讨会论文摘要集[C];2003年
8 康凯;黄世华;董力强;高长城;;强制沉积3D光子晶体的方法研究[A];第11届全国发光学学术会议论文摘要集[C];2007年
9 杜晓宇;郑婉华;张冶金;任刚;王科;邢名欣;陈良惠;;慢光在光子晶体弯曲波导中的高透射传播[A];第十六届全国半导体物理学术会议论文摘要集[C];2007年
10 尹苏娜;王彩凤;余子夷;陈苏;;基于微流控技术制备湿度敏感型光子晶体微珠[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张飒飒;聚合物光子晶体的制备及其光学特性研究[D];山东大学;2008年
2 童凯;一维缺陷光子晶体及其温度特性的研究[D];燕山大学;2007年
3 刘占芳;复合结构光子晶体的制备与性质[D];吉林大学;2008年
4 胡真;光子晶体器件数值模拟的Dirichlet-to-Neumann方法[D];中国科学技术大学;2009年
5 沈晓霞;单双光子聚合法结合制备引入缺陷的光子晶体及其色散性质的研究[D];山东大学;2009年
6 任琳;金属纳米壳层光子晶体的制备及其对热辐射的调控[D];吉林大学;2010年
7 罗丹;光子晶体中的超透镜和超弯曲效应研究[D];天津大学;2010年
8 郭楚才;平板光子晶体的理论与实验研究[D];国防科学技术大学;2010年
9 侯金;硅基光子晶体带隙特性与波导研究[D];华中科技大学;2011年
10 李进;光子晶体应用于红外辐射光谱控制的探索研究[D];中国科学技术大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张琳;光子晶体构筑基元的制备和表面修饰[D];青岛大学;2009年
2 张世昌;正方柱光子晶体中电磁波的异常传输现象研究[D];湖南大学;2009年
3 李集思;一维金属介质光子晶体的光学特性和应用研究[D];吉林大学;2010年
4 方博;光子晶体中光脉冲的动态调控和色散关系研究[D];上海交通大学;2010年
5 雍振;光子晶体传输特性数值模拟的时域有限差分方法研究[D];西安石油大学;2009年
6 王自霞;激光全息光刻制作一维层状光子晶体及其激射研究[D];青岛科技大学;2010年
7 张勇勇;含磺酸基凝胶光子晶体在分析中的应用[D];天津大学;2010年
8 董广才;基于光子晶体辅助的锥形结构表面等离子体激元的研究[D];吉林大学;2011年
9 倪培根;三维光子晶体的制备及其非线性效应的研究[D];山东师范大学;2000年
10 张杰;平板光子晶体本征模式研究[D];国防科学技术大学;2003年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 贾正根;光子晶体学俏然崛起[N];中国电子报;2001年
2 清华大学材料科学与工程系 周济;光子晶体:光信息时代的“半导体”[N];中国电子报;2005年
3 张孟军;攀登光子晶体高峰的人[N];科技日报;2004年
4 刘霞;美制成兼具电学光学性质的光子晶体[N];科技日报;2011年
5 丛林;聚合物光子晶体研究取得进展[N];中国化工报;2011年
6 华凌;耐上千摄氏度高温的光子晶体问世[N];科技日报;2012年
7 杨健;中科院取得光子晶体理论创新[N];人民日报;2003年
8 ;我国光子晶体中原子自发辐射特性研究获突破[N];中国高新技术产业导报;2006年
9 新华;可变色塑料薄膜开发成功[N];福建科技报;2007年
10 ;穿上变色塑料薄膜“新衣”,食品变质一看就知[N];新华每日电讯;2007年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978