应用声子晶体滤波器改善声子激光器线宽的研究

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1、单位代码：10293密级：公开硕士学位论文论文题目：应用声子晶体滤波器改善声子激光器线宽的研究学号1011031409姓名吕苏娜导师陈鹤鸣教授学科专业光学工程研究方向光纤通信与光波技术申请学位类别工学硕士论文提交日期二〇一四年三月万方数据TheStudyonTheImprovementofLinewidthofPhononLaserwithPhononCrystalFilterThesisSubmittedtoNanjingUniversityofPostsandTelecommunicationsfortheDegreeofMasterofEngineerin

2、gByLv,SunaSupervisor:Prof.Chen,hemingMarch2014万方数据南京邮电大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人学位论文及涉及相关资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。研究生签名：_____________日期：_______

3、_____南京邮电大学学位论文使用授权声明本人授权南京邮电大学可以保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文档；允许论文被查阅和借阅；可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索；可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。本文电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。论文的公布（包括刊登）授权南京邮电大学研究生院办理。涉密学位论文在解密后适用本授权书。研究生签名：____________导师签名：____________日期：_____________万方数据摘要新型声子激光器出射的声波频率在THz波段，具有广泛的用途，引起了科学界很大

4、的兴趣。但是这种新型声子激光器仍有不足之处，比如THz超晶格量子阱声子激光器出射的声波线宽过大，不能满足实际的应用需求。本文提出了一种改善声子激光器线宽的方法，将声子晶体应用于声子激光器中，用于对激光器出射声波线宽性能的改善。本文设计了一种新型的声子晶体滤波器，该滤波器由二维正方晶格声子晶体和点、线缺陷组合所构成。为了达到最佳的滤波性能，首先使用基于有限元算法的COMSOL软件对滤波器的材料、晶格形状和介质柱形状进行仿真计算，确定带隙最大时的组元结构，同时结合点缺陷、线缺陷的直接耦合方式，初步设计了声子晶体滤波器的结构；然后进行参数设计和优化，得到介质柱的最佳尺

5、寸；接着分析点缺陷位置和大小对滤波性能的影响，从而得出滤波器的最佳结构参数。在直接耦合声子晶体滤波器的基础上，将所设计的声子晶体滤波器用于声子激光器，改善其出射声波的线宽。仿真结果表明，当声子晶体基质材料采用水银，介质柱材料使用水，晶格形状采用正方形，介质柱形状材料采用圆柱形，晶格常数为1.34434nm，完整晶格介质柱填充率为0.3847，线缺陷处的介质柱填充率为0.0177，点缺陷处的介质柱填充率为0.0228时，声子晶体滤波器可以使声子激光器的线宽从0.95GHz变为0.52GHz，透射率达到92%，改善了声子激光器的性能。关键词:声子晶体，缺陷模，直接耦

6、合，滤波器,声子激光器I万方数据AbstractAcousticfrequencygeneratedfromphononlaseriswidelyusedatTHzwavebandandhasarisenextensiveresearchrecently.Howeverthislaserstillhassomedisadvantages,forexample,thelinewidthofsoundwaveswhichemittedfromTHzStarkLaddersuperlatticephononlaseristoolargetomeettheactuald

7、emand.Amethodwhichappliesphononiccrystaltophononlaseraimedtoimprovethelinewidthofphononlaserisproposedinthispaper.Anewtypeofphononiccrystalfilterisproposedinthispaper,thefilterconsistsoftwo-dimensionalsquarelatticephononiccrystal,pointdefectsandlinedefects.Todesigntheoptimumfilterwit

8、hgoodperform