基于表面波调制的二维三角晶格光子晶体定向辐射

发布时间：2024-06-06 05:02

　　光子晶体是高集成光通信研究的热门研究对象,广泛应用于全反射镜、滤波器、波导等方面。为解决二维三角晶格光子晶体波导出射端的光场控制问题,本文基于表面波调制的概念提出了一种二维三角晶格光子晶体定向辐射的结构。该结构由X方向10层、Z方向29层圆形介质柱周期排列而成,在Z=0上引入线缺陷形成波导。为了获得出射光高定向性,在波导出射端表面引入一列类似微腔的结构,其表面层介质柱相对微腔结构表面层介质柱偏离0.35a(a为晶格常数)并且半径是其它介质柱半径的1.3倍。时域有限差分法分析结果表明,该结构具有很好的定向性,辐射距离约为61.5μm,该辐射距离约为单波导出射端结构的4倍,并且辐射发散角度很小。

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【部分图文】：

完整的二维三角晶格光子晶体结构由X方向10层、Z方向29层圆形介质柱周期排列而成,在完整的二维三角晶格光子晶体结构的Z=0的位置上引入一个线缺陷就形成光子晶体单波导结构,如图2所示。其中晶格常数a=0.625μm,圆形介质柱的折射率na=3.4,背景介质空气的折射率nb=1,介....

在图2所示的二维三角晶格光子晶体单波导结构的基础上,在波导出射端引入微腔得到微腔波导结构,如图3所示,然后将表面层介质柱Ⅱ向右平移L并将半径增大到R,而Ⅰ区域介质柱的半径保持不变,从而得到的表面波调制光子晶体波导结构如图4所示。与微腔波导结构不同,表面波调制波导结构利用的是表面波....

一般情况下,在中心位置Z=0上辐射距离越远,光子晶体波导的定向辐射效果就越好。设计合适的表面层介质柱Ⅱ的平移距离L及其半径R可以得到较好的表面波调制波导出射端的定向辐射效果,所以表面波调制波导结构的优化可以通过研究出射光在中心位置Z=0上辐射距离辐射距离与R、L的关系实现。图5给....

图6给出了三种二维三角晶格光子晶体波导的光场分布图,其中单波导结构的结构图如图2所示,微腔波导结构的结构图如图3所示,表面波调制波导结构的结构图如图4所示(L=0.35a、R=0.26a,即表面层介质柱Ⅱ偏离0.35a且半径是其它介质柱半径的1.3倍)。从图6可知,单波导结构的辐....

本文编号：3990346