GeSbSe基質光子晶體波導傳輸特性與制備研究.pdf

1、GeSbSe硫系光子晶體波導結合了硫系材料和光子晶體帶隙的特征。由于硫系材料具有較高的折射率、較低的雙光子吸收、良好的三階非線性和中紅外透過性等優(yōu)點，使硫系光子晶體波導廣泛應用在非線性光學和紅外傳感領域。
　　本文從理論上研究了硫系光子晶體彎曲波導的傳輸特性，并對硫系直波導的制備做了簡單研究。本文從硫系光子晶體的結構設計開始著手，分別設計了通信波段和中紅外波段硫系光子晶體波導結構；接著對通信波段和中紅外波段硫系60°彎曲波導傳輸特

2、性進行了研究，使這兩種波段的波導在很長工作波長范圍內(nèi)都有很高的傳輸效率，在此基礎上并對連續(xù)60°彎曲中紅外波段波導進行簡單結構優(yōu)化；最后對硫系光子晶體直波導的制備做了簡單的介紹，分別利用電子束曝光加 ICP刻蝕和聚焦離子束這兩種方法來刻蝕硫系光子晶體直波導，并對制備出的直波導結構參數(shù)做了簡單分析。
　　第一章首先介紹了光子晶體的概念及其特性和應用范圍，接著介紹了硫系玻璃的特征及優(yōu)點，并對硫系光子晶體波導研究現(xiàn)狀做了簡單介紹，最后對

3、本文的研究背景做了簡單說明。
　　第二章介紹光子晶體相關的理論知識。詳細介紹了用于計算光子晶體帶隙的平面波展開法(PWE)和用于模擬傳輸特性的時域有限差分法(FDTD)，并對這兩種方法公式做了簡單的推導。
　　第三章從光學軟件 RSoft的基本操作入手，分別設計了通信波段和中紅外波段硫系光子晶體波導結構，設計時主要分析了硫系光子晶體結構類型、晶格類型、半徑等對硫系光子晶體帶隙的影響，最終得到了寬帶隙的硫系光子晶體，當在設計好

4、的硫系光子晶體中引入線缺陷時，可以得到性能優(yōu)良的硫系光子晶體波導。
　　第四章重點介紹了硫系光子晶體60°彎曲波導在通信波段和中紅外波段傳輸特性的優(yōu)化，對于通信波段彎曲波導，未優(yōu)化的波導在通信波段的傳輸效率很低，通過在彎曲區(qū)域加上若干空氣孔使其盡量緩平，可以大大提高其傳輸效率。同理對于中紅外波段彎曲波導，未優(yōu)化的波導傳輸效率也很低?？梢允紫仍趶澢鷧^(qū)域引入兩個空氣孔使其盡量緩平，再在線缺陷區(qū)域引入若干空氣孔，經(jīng)過上述兩步優(yōu)化的中紅外