太赫兹波段二维光子晶体光开关的研究

发布时间：2018-06-07 17:31

  本文选题：THz波 + 开关　； 参考：《南京邮电大学》2017年硕士论文

【摘要】：太赫兹(THz)波介于微波段与红外波段之间,具有丰富的频谱带宽,良好的穿透性及低光子能量特性,使得THz波在宽带通信方面有广阔的发展空间。随着现代移动通信技术的快速发展,未来对于无线THz波通信质量的要求会越来越高,研究高性能的THz波器件成为发展的必然方向。THz波开关性能的好坏会直接影响THz波通信系统的质量,是不可或缺的重要器件之一。随着光子晶体在光通信领域应用的日趋成熟,采用光子晶体实现高性能的THz波开关成为研究的主要方向。本文围绕THz波通信系统中所应用的光子晶体THz波开关器件展开研究。利用光子晶体的自准直效应和砷化镓(GaAs)介质材料的光学特性,提出了基于介质板型和介质柱型的两种二维光子晶体THz波开关。用波长为810nm的激光器作为泵浦光源,通过光照改变GaAs介质材料折射率的方法,控制THz波的导通和截止;光子晶体的自准直效应可以实现光束在光子晶体中的无衍射传输。利用Rsoft软件,结合平面波展开法和二维时域有限差分法,对提出的THz波开关进行仿真研究。研究结果表明:基于介质板型的二维光子晶体THz波开关的响应时间为107.12ps,消光比为27.65dB,插入损耗为0.086dB;基于介质柱型的二维光子晶体THz波开关的响应时间为116.1867ps,消光比为26.50dB,插入损耗为0.274dB。且对入射的THz波具有一定的角度容差和波长容差。
[Abstract]:Terahertz (THz) wave is between the microwave band and the infrared band. It has rich spectrum bandwidth, good penetration and low photon energy characteristics, which makes the THz wave have a broad development space in broadband communication. With the rapid development of modern mobile communication technology, the requirement of wireless THz wave communication quality will be higher and higher in the future. Research on high performance THz wave devices has become an inevitable direction of development. The performance of THz wave switches will directly affect the quality of THz wave communication systems, and it is one of the indispensable important devices. With the increasingly mature application of photonic crystals in the field of optical communication, the use of photonic crystals to achieve high performance THz wave switching has become the main research direction. This paper focuses on the photonic crystal THz wave switching devices used in THz wave communication systems. Based on the self-collimation effect of photonic crystals and the optical properties of GaAs / GaAs dielectric materials, two kinds of two-dimensional photonic crystal THz wave switches based on dielectric plate type and dielectric cylinder type are proposed. The laser with wavelength of 810nm is used as the pump light source to control the conduction and cut-off of the 810nm wave by changing the refractive index of the dielectric material. The self-collimation effect of the photonic crystal can realize the non-diffractive propagation of the beam in the photonic crystal. The proposed THz wave switch is simulated by using Rsoft software combined with plane wave expansion method and two-dimensional finite-difference time-domain method. The results show that the response time of two-dimensional photonic crystal THz wave switch based on dielectric plate is 107.12 ps. the extinction ratio is 27.65 dB, the insertion loss is 0.086 dB, and the response time, extinction ratio and insertion loss of two-dimensional photonic crystal THz wave switch based on dielectric cylinder are 116.1867 ps.Extinction ratio 26.50 dB and insertion loss 0.274 dB. The angle tolerance and wavelength tolerance of the incident THz wave are also obtained.
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O734

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本文编号：1992074