可見光波段一維光子晶體及缺陷模的研究.pdf

1、1987年Yablonovitch和John分別提出了介電常數(shù)呈周期性分布的材料可以改變在其中傳播的光子的行為，并稱這種材料為光子晶體(Photoniccrystals)。光子晶體具有控制光在其中的傳播的性質，產(chǎn)生了許多嶄新的物理特性，可以用于制作全新概念或以前所不能制作的高性能光學器件。
　　 光子能帶結構是光子晶體的主要特征。具體表現(xiàn)為：一定頻率范圍的電磁波，在光子晶體的特定方向上不能傳播。當沿著這個方向入射到光子晶體時，光

2、將全部反射，形成光子帶隙。光子晶體的另一個主要特征是光子局域，如果在光子晶體中引入某種程度的缺陷，光子晶體原有的對稱性被破壞，在光子晶體的禁帶中就可能出現(xiàn)頻率極窄的缺陷態(tài)，與缺陷態(tài)頻率對應的光子可以被局限在缺陷位置，而帶隙中其它頻率的光仍然被禁止。
　　 雖然只有完整的光子晶體才具有完全帶隙，但在實際應用中，人們更關注具有缺陷的光子晶體，因為帶隙具有限制電磁波的能力，而缺陷則有引導電磁波的可能，這在光子系統(tǒng)中極具應用價值。因此對

3、缺陷模進行研究，如何有效地控制和利用缺陷模引起了人們的廣泛關注。
　　 光子晶體根據(jù)空間結構不同，可以劃分為一維光子晶體、二維光子晶體和三維光子晶體。由于三維光子晶體結構復雜，理論研究和制作都比較困難，相對而言，一維光子晶體在結構上最為簡單，易于制備，也是人們研究較多的一種結構。光子晶體有點缺陷、線缺陷和面缺陷，對于一維光子晶體，通常在一維光子晶體中引入平面缺陷來產(chǎn)生缺陷模結構，這種結構對于垂直腔面反射激光器以及窄帶濾波和多通道

4、濾波都有潛在的應用價值。
　　 本論文采用傳輸矩陣方法，對SiO2、CdSe 為基元組成的一維光子晶體在可見光波段的光學性質以及引入LiTaO3 缺陷層對其帶隙特性的影響進行了理論分析。通過對含LiTaO3 缺陷層光子晶體的帶隙特性模擬分析，我們發(fā)現(xiàn)LiTaO3 缺陷層的引入能夠增寬帶隙，并能使帶隙中出現(xiàn)缺陷模，帶隙寬度和缺陷模的數(shù)目隨著缺陷層數(shù)目的增加而增加；通過調整厚度、介電常數(shù)等缺陷層參數(shù)，可以控制缺陷模的位置，獲得特定區(qū)