THz复式晶格光子晶体谐振腔的特性分析-南京信息工程大学学报.PDF

文章编号：１６７４７０７０（２０１０）０１００１３０６ ＴＨｚ复式晶格光子晶体谐振腔的特性分析 １ １ 陈鹤鸣　年秀芝 摘要 ０　引言 提出了一种基于复式晶格结构的新 Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ 型ＴＨｚ波段光子晶体谐振腔，这种复式 晶格结构是在普通正方空气孔型光子晶 ［１］ 　　太赫兹波 （Ｔｅｒａｈｅｒｔｚ，ＴＨｚ）是指频率位于０１ＴＨｚ到１０ＴＨｚ波 体的每个原胞中心嵌套一个旋转２８２° 的正方形空气孔，通过改变中心原胞内 段的电磁波，处于毫米波和红外线之间的特殊位置，是电磁波谱中的 圆柱空气孔的半径构成谐振腔，用平面 最后一个空频段，它的特殊位置和其本身的优越特性，使它具有非常 波法分析谐振频率与缺陷半径的关系， 重要的学术和应用价值，十多年来太赫兹波技术得到了迅速 得到ＴＭ谐振模和 ＴＥ谐振模一致的谐 ［２３］ 振腔结构参数；利用时域有限差分法分 发展 ． 析共同谐振的ＴＭ模和 ＴＥ模的谐振特 ［４］ 光子晶体 即光子禁带材料，是一种约束能力优越的新型材料， 性，研究结果可以为ＴＨｚ波段光子晶体 具有能够控制光在其内部传播、实现对光的滤波，而且兼有体积小、 谐振腔的制作提供参考依据． 关键词 易于集成、系统不受外界电磁场干扰等优点，非常适合制作各种功能 光电子学与激光技术；复式晶格；谐 器件．具有完全带隙的光子晶体对频率落在禁带范围内的任何偏振、 振腔；太赫兹波 任何方向的光波都禁止传播，对光有更强的约束能力，因而具有更大 中图分类号 ＴＮ９２９１１；Ｏ４４１４ 的应用价值．在完全带隙中引入点缺陷，调出ＴＭ模和ＴＥ模共同谐振 文献标志码 Ａ 的光子晶体谐振腔［５６］，这进一步加强了光子晶体谐振腔的控光能 力，并提高了谐振腔的谐振效率．但是光子晶体具有波长量级的尺 寸，精微加工成为在研制工作的障碍． 把光子晶体和太赫兹波技术结合在一起，既可以利用光子晶体 对光特殊的约束能力制作各种太赫兹功能器件，又可以突破光波段 ［７８］ 光子晶体制作工艺的瓶颈，因此太赫兹波段光子晶体功能器件 的 研究已成为开发和应用太赫兹系统的重要课题之一．文献［９］提出一 种三角晶格太赫兹波段谐振腔，本文提出一种基于复式完全带隙光 子晶体的太赫兹波段谐振腔，分析并优化其谐振特性，实现对ＴＭ模 和ＴＥ模的共同谐振，并用ＦＤＴＤ法分析该谐振模的品质因子、模场分 布、３ｄＢ带宽以及共同谐振的ＴＭ模和ＴＥ模的谐振中心频率偏差，研 究结果对于研制性能优良的太赫兹波段谐振腔具有重要意义． １　模型建立和理论分析 Ｍｏｄｅｌｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔａｎｄｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓ 收稿日期 ２００９１