亚波长介质光栅的导模共振效应特性研究

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1、四lil大学硕士学位论文趣目咋者亚波长介质光栅的导模共振效应特性研究聂娅完成日期2001年5月5日培养单位四川大学物理系指导教师王植恒教授专业光学研究方向光电信号处理授予学位日期年月日四少}}大学硕士学位论文亚波长介质光栅的导模共振效应特性研究聂拄二Q一年五月于四喊大学M.D.DissertationofSichuanUniversityResearchonthecharacteristicsoftheguided-moderesonancesindielectricsubwavelengthgratingsYANi

2、eMay,2001·SichuanUniversity亚波长介质光栅的导模共振效应的特性研究光学专业研究生聂娅指导教师王植恒教授具有亚;皮长微结构的二元光学元件具有常规二元光学元件所没有的独特的光学性质。应用这类元件，一可以制作性能优越的全反射儿件、抗反射元件、滤波器和偏振分离元件等。亚波长微结构光学元件的出现，标志着微加工技术和二元光学进入一个全新的领域。由于亚波长微结构光学元件的特征尺寸为波长量级或亚波长量级，因此必须采用严格的矢量衍射理论进行研究。对于周期性的亚波长微结构衍射元件，即亚波长介质光栅而言，在满足一

3、定的位相匹配条件时，会产生窄带共振效应。这种结构的光学元件有可能在实现窄线宽的激光器件领域中得到广泛的应用。本论文的目的是运用严格的矢量衍射理论:模式匹配方法对亚波长介质光栅的导模共振效应的独特的性质进行研究。主要丁作包括:采用模式匹配的方法，并结合傅立叶因式分解原理和反射透射系数阵递推法，详细研究了导模共振效应的物理机理及其独特的光学性质:并依据矢量理论编制了计算机模拟程序，。亥程序能快速、稳定的分析光栅的衍射现象，为下」步的研究_I一作的顺利汗展提供了有力的分析工具:在计算机模拟分析中，我们利用导模共振光栅的窄带

4、性、偏振性、光谱敏感性和角度敏感性等特性，建立并详细分析了一类新型的偏振分束器和一类新型的光谱滤波器，并根据后者的优秀的模式选择功能，提出将其应用于激光选模的思想。关键词:亚波长介质光栅、导模共振、模式匹配法Researchonthecharacteristicsoftheguided-moderesonancesindielectricsubwavelengthgratingsMajorOpticsPostgraduateYaNieDirectorZhihengWangThebinaryopticalelement

5、s(BOE's)ofsubwavelengthmicrostructuresholdseveralspecificpropertiesbeyondtheordinaries.OnecanusethistypeofBOE'stodevelopsuchthosewell-performedBOE'sastotal-reflectors,antireflectors,filtersandpolarizing-splitters.Theadventofsubwavelength-microstructureBOE'sledt

6、oanewstageforthemicromechanicsandbinaryoptics.Inanalyzingthesubwavelength-microstructureBOE's,thevectordiffractiontheorymustbeusedinthatthedimensionisoforunderthemagnitudeofincidentwavelength.Consideringtheperiodic-structuredelements,whichcalledsubwavelengthdif

7、fractivegratings,theguided-moderesonanceswithnarrowbandoccuroncertainconditions.Theseelementscanthenbeusedintoline-narrowlasersinbulksystemandpossiblyinintegratedoptics.Inthispaper,thecharacteristicsofguide-moderesonancesindielectricsubwavelengthgratingsareanal

8、yzedbyusingmode-matchingmethod.Themainstudiescanbesummarizedasfollows:themode-matchingmethodcombiningwiththeFourierfactorizationrulesandtherecursionalgorithmofreflectiveandt