6．772／SMA5111 －化合物半导体Lecture 17 –矩形波导／光子晶.PDF

6.772/SMA5111-化合物半导体 Lecture 17–矩形波导/光子晶体和辐射复合 –概要 介质光学 (继续Lecture16的讨论) 平板型波导 矩形波导的组合结构 耦合器，滤波器，开关 光子晶体 历史:光子带隙和Eli Yablonovich,至今 一维光子晶体 分布式布喇格反射器 光子光纤;完美的反射器 二维光子晶体 光波导结构 缺陷等级 二维光子晶体 复合过程 ( LED和 LD的预备知识) 辐射型和无辐射型 相对载流子寿命 C. G. Fonstad, 4/03 Lecture 17- Slide 1 半导体中的吸收 -间接能带间的跃迁 有声子参与的间接带隙吸收 声学声子和光学声子的色散曲线 几种半导体光声子的近似能量 Ge: 37 meV Si: 63 meV GaAs: 36 meV (Swaminathan and Macrander) C. G. Fonstad, 4/03Lecture 15- Slide 2 平板介电波导 TE-模的本质 (电场只有y方向分量).对于平板波导中的j阶模，电场强 度如下： 在这个方程里: :频率/光的能量 2＝ ＝c/0 l :自由空间里的波长 0 : j阶模的传播常数 j X(x):平板横截面内的模, j 满足: 这里: n:区域 i里的折射率 i k :自由空间里的传播常数 0 k=2p/l 0 0 C. G. Fonstad, 4/03Lecture 17- Slide 3 平板介电波导 在处理平板波导的问题时，我们假设波导中各区域的尺寸和折射率，以 及自由空间中的光波长或频率已知，所需要求解的为波导中的传播常 数， .我们发现，只有 取某些离散值时，方程X(x)才有解。且每一 j j j 个值对应着平板中存在的一个模。 在波导方程里面，我们希望在平板上下两个区域里， 满足 j 平板内部满足 当这些条件得到满足时，X(x)将，在波导外围空间，为逐渐衰减的 j 指数函数，在波导里面，为正弦函数，并且模式受到限制。 C. G. Fonstad, 4/03 Lecture 17- Slide 4 平板介电波导 对称/非对称波导里面的模式和图表 (图删除