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太赫兹波段金属光子晶体缺陷态滤波器的初步研究

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登记号:G20176393

所属行业:制造业

学科分类:产品应用相关工程与技术;

关键词: 光子晶体滤波器 光子晶体器件

绿色分类:太阳能;

  • 基本信息
成果名称: 太赫兹波段金属光子晶体缺陷态滤波器的初步研究
成果登记号: G20176393 学科分类: 产品应用相关工程与技术;
绿色分类: 太阳能; 项目关键词: 光子晶体滤波器  光子晶体器件      
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成果所处阶段:
合作方式: 成果所属行业: 制造业
国家/地区: 北京 知识产权: 其他
简介: 点击查看
1、课题组研究了不同入射场对结果的影响。重点调查了点缺陷光子晶体微腔的透过特性与入射场的光束宽度w的关系,课题组发现:当w比较小时,透过系数T与w无关,当w继续增大时,T振荡变化,w继续增大后将达到饱和,此后,传输功率基本上与w无关,或者说T与w基本上成反比。大致上,w的饱和值可以看作是点缺陷的共振吸收截面。w的饱和值明显大于点缺陷在入射光方向的横截面,在课题组调查的几种结构中,点缺陷的形状是确定w的饱和值的一个关键因素。课题组发现,正方晶格单点缺陷的饱和值和三点缺陷的几乎一样,虽然两者在入射光方向的横截面相差很大。光通讯波段的光子晶体绝大多数使用光波导将光导入微腔,波导的宽度远小于w饱和值,但是在太赫兹波段和微波波段,光子晶体器件可能工作在开放空间,如天线。课题组的工作可供这类应用参考,也有助于增加对光子晶体缺陷态特性的理解,填补了一个小空白。2、课题组发现,对正方晶格金属光子晶体,TM模正入射的透过谱的第一个通带是由特殊的物理机理引起的。因此透过率表现出反常行为,例如,有n-1个符合洛伦茨线型的共振峰(n是沿正入射方向排列的金属柱层数);对金属柱位置的变动比较敏感。课题组计算了场分布并提出了一个简单的模型并据此找到了其主要的物理机理,定性地给出了第一通带的位置、成功地解释了这些反常行为。课题组认为:在这个频率范围内,单层金属柱的透过率足够小以至于可以近似看作是一层反射膜,两层金属柱近似于两层反射膜组成的法布里-布罗腔,n层沿正入射方向排列的金属柱可以看作n-1个弱耦合的法布里-布罗腔,于是原来法布里-布罗腔的一个共振峰被分裂为n-1个,就像n个简并能级的微扰结果一样。因为本质上是共振穿透,所以透过率对金属的电导率和金属柱位置的无规变动比较敏感。作为比较,普通光子晶体的第一通带和第一禁带,对介质柱位置的随机变化相当钝感。在太赫兹波段,当金属柱是半径0.15mm的铜丝时,共振峰的品质因子,Q=100-200。相应地,也观察到明显的慢光效应,光脉冲传播速度小于真空中的1/200。作为对比,在第二通带,因较大折射率而导致的慢光效应中,光脉冲传播速度约为真空中的1/10。3、课题组也调查了金属光子晶体的损耗与金属的电导率的关系,已经有些新结果,将在结题后继续进行。由于意外因素的影响,项目估计在半年到一年后才能完成原定计划。
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