太赫兹波段二维光子晶体滤波器的设计
太赫兹波是0.1-10THz的电磁波,在红外和微波之间,也可以叫做亚毫米波或者远红外波.太赫兹科学技术是现在已经是一门综合性的前沿学科.20世纪80年代以来,太赫兹源研究取得了很大的进展.太赫兹的产生机理,量子级联激光器的发展,使得太赫兹源的技术取得进展,同时太赫兹的探测技术也有一定的发展,这导致太赫兹技术出现了研究热潮.当然在太赫兹的应用技术中,也离不开太赫兹的控制器件,比如提供传输,滤波等功能的器件.这些器件也是太赫兹发展提出的迫切要求.光子晶体是一种具有光子禁带结构的新型光学材料,是由不同介电常数的材料在空间上周期性的排列而成的结构.为了实现不同的功能需要,合理的引入缺陷来改变结构,通过调节参数可以达到一定的功能.光子晶体结构通过调节晶格长度,就可以适用于太赫兹波段,将光子晶体应用到太赫兹波段是太赫兹技术研究的热门领域之一.本文介绍了太赫兹的应用,太赫兹的产生、传输和探测,以及光子晶体的分类,应用和发展现状.研究了光子晶体的理论计算方法:平面波展开法和时域有限差分法.用平面波展开法计算分析了介质柱型和空气孔型的正方形晶格光子晶体和三角形光子晶体的带隙结构.以介质柱型正方形晶格为例,研究了在完整光子晶体中引入点缺陷和线缺陷的性质.最后设计了太赫兹波段的带有反射式谐振腔的共振耦合腔滤波器,采用耦合模理论分析和用有限元法计算都表明该滤波器具有良好的滤波效果.同时其返回输入端的能量几乎为零,在集成时不会对其他器件造成干扰,有利于集成.
- 作者：
- 逯彦刚
- 学位授予单位：
- 中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所)
- 专业名称：
- 光学
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2015年
- 导师姓名：
- 刘红军
- 中图分类号：
- TN713；O734
- 关键词：
- 太赫兹；光子晶体；时域有限差分法；平面波展开法；点缺陷腔；线缺陷波导；滤波器
- terahertz； photonic crystal； the finite difference time domain method； the plane wave expansion method； point-defect cavity； linear-defect waveguide； filter