太赫茲波高Q一維光子晶體腔與傳感應用.pdf

1、近年來，太赫茲技術由于其在無損檢測、成像、光譜及通信等方面的應用潛力，已引起學術界濃厚的研究興趣。隨著太赫茲波發(fā)射與探測技術的快速發(fā)展，許多新的應用在太赫茲波段有望實現(xiàn)。特別是對應用于太赫茲波段的功能器件如太赫茲波濾波器、光控或電控開關及調(diào)制器、高敏生化傳感器等的需求不斷增加，而具有高品質(zhì)因子（Q值）的太赫茲波器件，在這些方面有重要的應用。論文提出了一種高Q一維光子晶體腔，對腔參數(shù)進行了優(yōu)化，并研究了此高Q腔在可調(diào)諧的太赫茲波濾波器、光

2、控太赫茲波開關及太赫茲波氣體濃度折射率傳感等方面的應用。論文主要研究工作分為三個部分：
　　(1)設計并制作了一種高 Q太赫茲波一維光子晶體腔。該光子晶體腔由兩塊分立且平行的布拉格鏡及中間空氣層作為缺陷層組成，每塊布拉格鏡由多片硅片和空氣層交疊構成。利用傳輸矩陣理論研究了其透射特性，對腔參數(shù)進行了優(yōu)化，并對制作的器件進行了性能測試。提出了通過增加缺陷層厚度（即腔長）來提高光子晶體腔Q值的方法。實驗中獲得的最高Q值為1.1×104，

3、是目前同類器件國際報道中的最高值。通過控制平移臺調(diào)節(jié)缺陷層厚度，實現(xiàn)了在299～355GHz光子禁帶內(nèi)100％調(diào)諧的太赫茲波窄帶帶通濾波器。
　　(2)根據(jù)光生載流子對太赫茲波的吸收作用，利用一維光子晶體腔設計了一種光控太赫茲波開關。因設計的一維光子晶體腔的缺陷層較長，激光可以很容易地照射到一維光子晶體腔中間層硅片上，此時僅需0.16W/cm2的激光功率密度即可實現(xiàn)太赫茲波開關的關斷操作，與單片光控太赫茲波開關相比所需的控制激光功