十重准晶光子晶体缺陷模性质研究new

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1、激光与光电子学进展５０，０６２６０１（２０１３）犔犪狊犲狉牔犗狆狋狅犲犾犲犮狋狉狅狀犻犮狊犘狉狅犵狉犲狊狊○Ｃ２０１３《中国激光》杂志社十重准晶光子晶体缺陷模性质研究武毓龙孙晓红刘薇（郑州大学信息工程学院河南省激光与光电信息技术重点实验室，河南郑州４５００５２）摘要研究了十重准晶光子晶体（ＱＰＣ）缺陷模的性质，观察引入不同缺陷时十重准晶对光路的影响。基于介质柱在空气背景中的十重准晶光子晶体结构，用时域有限差分法（ＦＤＴＤ）计算其透射谱，通过改变晶体结构，引入点缺陷和线缺陷，研究缺陷模的特性，观察光路变化情况，从而设计出特性优良

2、的微腔和波导结构。在ＴＥ偏振模式下，改变介质柱的形状、大小和缺失等，观察缺陷准晶透射谱特性的变化。计算点缺陷微腔品质因子（犙值）并优化微腔结构，发现当去掉中心点介质柱时十重准晶有最大的犙值。设计不同缺陷的波导结构，观察光场的传播情况，发现不同的波导结构可以控制不同的光路和选择不同的入射光频率。关键词物理光学；十重准晶光子晶体；缺陷模；品质因子；有限时域差分法中图分类号Ｏ４３６文献标识码Ａ犱狅犻：１０．３７８８／犔犗犘５０．０６２６０１犐狀狏犲狊狋犻犵犪狋犻狅狀狅狀犇犲犳犲犮狋犕狅犱犲犘狉狅狆犲狉狋狔狅犳犜犲狀犉狅犾犱犘犺狅

3、狋狅狀犻犮犙狌犪狊犻犮狉狔狊狋犪犾犠狌犢狌犾狅狀犵犛狌狀犡犻犪狅犺狅狀犵犔犻狌犠犲犻（犎犲狀犪狀犓犲狔犔犪犫狅狉犪狋狅狉狔狅犳犔犪狊犲狉犪狀犱犗狆狋狅犈犾犲犮狋狉犻犮犐狀犳狅狉犿犪狋犻狅狀犜犲犮犺狀狅犾狅犵狔，犛犮犺狅狅犾狅犳犐狀犳狅狉犿犪狋犻狅狀犈狀犵犻狀犲犲狉犻狀犵，犣犺犲狀犵狕犺狅狌犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔，犣犺犲狀犵狕犺狅狌，犎犲狀犪狀４５００５２，犆犺犻狀犪）犃犫狊狋狉犪犮狋犜犺犲犱犲犳犲犮狋犿狅犱犲狆狉狅狆犲狉狋狔狅犳狋犲狀犳狅犾犱狆犺狅狋狅狀犻犮狇狌犪狊犻犮狉狔狊狋犪犾（犘犙犆）犻狊犻狀狏犲狊狋犻犵犪狋犲犱，犪

4、狀犱狋犺犲犮犺犪狀犵犲狊狅犳犾犻犵犺狋狆犪狋犺狑犺犲狀犻狀狋狉狅犱狌犮犻狀犵犱犻犳犳犲狉犲狀狋犱犲犳犲犮狋狊犪狉犲狅犫狊犲狉狏犲犱．犜犺犲狋狉犪狀狊犿犻狊狊犻狅狀狊狆犲犮狋狉犪狅犳狋犲狀犳狅犾犱犘犙犆犪狉犲犮犪犾犮狌犾犪狋犲犱犫狔狌狊犻狀犵犳犻狀犻狋犲犱犻犳犳犲狉犲狀犮犲狋犻犿犲犱狅犿犪犻狀（犉犇犜犇）犿犲狋犺狅犱．犅狔犮犺犪狀犵犻狀犵狋犺犲犮狉狔狊狋犪犾狊狋狉狌犮狋狌狉犲犪狀犱犻狀狋狉狅犱狌犮犻狀犵狋犺犲狆狅犻狀狋犪狀犱犾犻狀犲犱犲犳犲犮狋狊，狋犺犲犱犲犳犲犮狋犿狅犱犲犮犺犪狉犪犮狋犲狉犻狊狋犻犮狊犪狉犲犻狀狏犲狊狋

5、犻犵犪狋犲犱，犾犲犪犱犻狀犵狋狅狋犺犲犱犲狊犻犵狀狅犳犵狅狅犱犿犻犮狉狅犮犪狏犻狋狔犪狀犱狑犪狏犲犵狌犻犱犲狊狋狉狌犮狋狌狉犲狊．犐狀犜犈犿狅犱犲，狋犺犲狋狉犪狀狊犿犻狊狊犻狅狀狊狆犲犮狋狉犪狑犻狋犺犱犲犳犲犮狋犿狅犱犲狊犪狉犲狅犫狊犲狉狏犲犱犪狀犱狇狌犪犾犻狋狔（犙）犳犪犮狋狅狉狊犪狉犲犮犪犾犮狌犾犪狋犲犱狋狅狅狆狋犻犿犻狕犲狋犺犲犿犻犮狉狅犮犪狏犻狋狔狊狋狉狌犮狋狌狉犲．犐狋犺犪狊狋犺犲犫犻犵犵犲狊狋犙犳犪犮狋狅狉狑犺犲狀狋犺犲犮犲狀狋狉犪犾犱犻犲犾犲犮狋狉犻犮犮狔犾犻狀犱犲狉犻狊狉犲犿狅狏犲犱．犉狌狉狋犺犲狉犿狅狉犲

6、，狑犲犱犲狊犻犵狀犱犻犳犳犲狉犲狀狋狑犪狏犲犵狌犻犱犲狊狋狉狌犮狋狌狉犲狊犪狀犱犲狓狆犾狅狉犲狋犺犲犳犻犲犾犱犱犻狊狋狉犻犫狌狋犻狅狀．犇犻犳犳犲狉犲狀狋狑犪狏犲犵狌犻犱犲狊狋狉狌犮狋狌狉犲犮犪狀犫犲狌狊犲犱狋狅犮狅狀狋狉狅犾犱犻犳犳犲狉犲狀狋犾犻犵犺狋狆犪狋犺犪狀犱犮犺狅狅狊犲犱犻犳犳犲狉犲狀狋犻狀犮犻犱犲狀狋犾犻犵犺狋犳狉犲狇狌犲狀犮狔．犓犲狔狑狅狉犱狊狆犺狔狊犻犮犪犾狅狆狋犻犮狊；狋犲狀犳狅犾犱狆犺狅狋狅狀犻犮狇狌犪狊犻犮狉狔狊狋犪犾；犱犲犳犲犮狋犿狅犱犲；狇狌犪犾犻狋狔犳犪犮狋狅狉；犳犻狀犻狋犲犱犻犳犳犲狉犲狀犮犲

7、狋犻犿犲犱狅犿犪犻狀犿犲狋犺狅犱犗犆犐犛犮狅犱犲狊２６０．１１８０；３５０．４２３８；２２０．４６１０１引言［１］［２］自从Ｙａｂｌｏｎｏｖｉｔｃｈ和Ｊｏｈｎ首先提出光子晶体的概念起，人们就开始对其进行大量的研究，观察其性质，通过运用光子带隙以及光子局域性控制介质中光的传播，从而制造出了大量优秀的光电子器件，得到了广泛的应用。但是在光子晶体结构中引入缺陷更能突出光子晶体的优良性质。例如慢光性较好的光子晶［３，４］体就是通过在光子晶体单线缺陷波导两侧引入不同的耦合腔设计而成的。还有通过在二维硅基平板光［５，６］子晶体中引入缺陷

8、模实现各种集成光学器件、设计性能较好的滤波器等。未来的全光信息技术也将通［７］过在光子晶体中引入缺陷，使其实现零色散慢光性而实现，将对未来的科技发展起到至关重要的作用。通过在光子晶体中引入缺陷，光子带隙中出现缺陷模，与缺陷模频率一致的光子将被局域在有缺陷的位置，使其可以几乎无