赵晓丹:量子阱光子晶体的滤波特性研究论文

赵晓丹:量子阱光子晶体的滤波特性研究论文

本文主要研究内容

作者赵晓丹(2019)在《量子阱光子晶体的滤波特性研究》一文中研究指出:高精度光滤波器是密集波分复用光通信系统、特殊波段的图像检测系统和超精细分割的光谱分析系统中必不可少的光波选择与提取器件。光子晶体可以阻止或允许部分波段的光传播,具有控制精度高、光损耗小等优势,有利于实现光子滤波器件的微型化和集成化。设计新型结构、探索新的物理特性及扩展光学器件的应用范围,一直是光子晶体研究领域的热点。量子阱光子晶体是对传统光子晶体结构的拓展和优化,具有更灵活的调谐模式和更宽的滤波范围,为调节隧穿峰滤波通道和禁带带宽提供了更多选择。针对目前光子晶体滤波器中的存在的调谐滤波非线性、带通滤波禁带窄、以及膜厚扰动对滤波性能影响不明确等问题,本文提出了三种量子阱光子晶体结构,可实现多通道高精度的调谐滤波、宽禁带的带通滤波和禁带中心稳定的带阻滤波,评估了无序扰动对光子晶体滤波特性的影响,并采用了磁控溅射法实验制备出(Si/SiO2)6光子晶体样品,与模拟结果进行对比验证。具体研究成果如下:(1)通过在Si/SiO2镜像对称光子晶体中引入空气缺陷腔,提出了ABA型量子阱光子晶体结构。采用调谐空气腔物理厚度,在光通信波段内实现双通道以及多通道高精度调谐滤波,可解决现有滤波器调谐非线性、半高宽不稳定等问题。多个隧穿通道峰均可达到100%的实时高透射,同时半高宽低于0.2nm,满足密集波分复用滤波的需求。通过结合空气腔厚度调谐和光入射角度调谐,可将调谐滤波范围扩展至O、E、S、C、L、U通信波段(1260nm-1675nm)。该结构同时满足多通道实时和高精度滤波的双重要求,能够提升信息处理速率和传输容量。(2)针对紫外带通滤波器的阻带范围窄,通带透过率低等问题,提出由ZrO2/MgF2光子晶体频域叠加构成的ABC型量子阱光子晶体结构。通过调整结构参数,发现势阱光子晶体的排列顺序和结构周期对光子晶体禁带的滤波特性影响较大。通过优化参数,可在日盲紫外波段(240nm-280nm)实现高效滤波,平均透过率达到64.524%,同时,在近紫外及可见光波段(300nm-700nm)实现深截止,平均截止度低于0.309%。此外,基于紫外带通滤波器和量子点光致发光特性,设计了一种能直接将紫外光转换为可见光的光谱转换器,突破了传统的光-电-光成像方式的限制,可用于高分辨率日盲紫外成像系统。(3)为了研究光子晶体多层膜实验制备过程中膜厚微扰对纳米光子器件性能的影响,在每一层薄膜中引入服从高斯分布的膜厚伪随机误差,设计了含有膜厚扰动的无序型量子阱光子晶体模型。通过分析周期数、膜厚扰动误差对缺陷态的影响,提出一种可以稳定禁带中心位置和禁带宽度的补偿方案,即通过调整第j+1层膜厚来补偿第j层的膜厚偏差。该补偿方案可以减少厚度偏差的累积,弱化膜厚无序对带阻滤波器禁带位置及宽度的影响,为减小实验和理论之间的偏差提供理论依据。(4)通过调整磁控溅射镀膜机工作压强、气体流速等制备工艺参数,控制单层薄膜膜厚误差小于20%,并实验制备了(Si/SiO2)6光子晶体。对透射谱进行表征发现,样品20%的膜厚误差会导致光子禁带的宽度缩小为理论完美光子晶体带宽的40.99%-49.73%。进一步与膜厚微扰偏差为20%的理论模拟结果比较,实验样品的光子能带与理论值能够较好的拟合。

Abstract

gao jing du guang lv bo qi shi mi ji bo fen fu yong guang tong xin ji tong 、te shu bo duan de tu xiang jian ce ji tong he chao jing xi fen ge de guang pu fen xi ji tong zhong bi bu ke shao de guang bo shua ze yu di qu qi jian 。guang zi jing ti ke yi zu zhi huo yun hu bu fen bo duan de guang chuan bo ,ju you kong zhi jing du gao 、guang sun hao xiao deng you shi ,you li yu shi xian guang zi lv bo qi jian de wei xing hua he ji cheng hua 。she ji xin xing jie gou 、tan suo xin de wu li te xing ji kuo zhan guang xue qi jian de ying yong fan wei ,yi zhi shi guang zi jing ti yan jiu ling yu de re dian 。liang zi jing guang zi jing ti shi dui chuan tong guang zi jing ti jie gou de ta zhan he you hua ,ju you geng ling huo de diao xie mo shi he geng kuan de lv bo fan wei ,wei diao jie sui chuan feng lv bo tong dao he jin dai dai kuan di gong le geng duo shua ze 。zhen dui mu qian guang zi jing ti lv bo qi zhong de cun zai de diao xie lv bo fei xian xing 、dai tong lv bo jin dai zhai 、yi ji mo hou rao dong dui lv bo xing neng ying xiang bu ming que deng wen ti ,ben wen di chu le san chong liang zi jing guang zi jing ti jie gou ,ke shi xian duo tong dao gao jing du de diao xie lv bo 、kuan jin dai de dai tong lv bo he jin dai zhong xin wen ding de dai zu lv bo ,ping gu le mo xu rao dong dui guang zi jing ti lv bo te xing de ying xiang ,bing cai yong le ci kong jian she fa shi yan zhi bei chu (Si/SiO2)6guang zi jing ti yang pin ,yu mo ni jie guo jin hang dui bi yan zheng 。ju ti yan jiu cheng guo ru xia :(1)tong guo zai Si/SiO2jing xiang dui chen guang zi jing ti zhong yin ru kong qi que xian qiang ,di chu le ABAxing liang zi jing guang zi jing ti jie gou 。cai yong diao xie kong qi qiang wu li hou du ,zai guang tong xin bo duan nei shi xian shuang tong dao yi ji duo tong dao gao jing du diao xie lv bo ,ke jie jue xian you lv bo qi diao xie fei xian xing 、ban gao kuan bu wen ding deng wen ti 。duo ge sui chuan tong dao feng jun ke da dao 100%de shi shi gao tou she ,tong shi ban gao kuan di yu 0.2nm,man zu mi ji bo fen fu yong lv bo de xu qiu 。tong guo jie ge kong qi qiang hou du diao xie he guang ru she jiao du diao xie ,ke jiang diao xie lv bo fan wei kuo zhan zhi O、E、S、C、L、Utong xin bo duan (1260nm-1675nm)。gai jie gou tong shi man zu duo tong dao shi shi he gao jing du lv bo de shuang chong yao qiu ,neng gou di sheng xin xi chu li su lv he chuan shu rong liang 。(2)zhen dui zi wai dai tong lv bo qi de zu dai fan wei zhai ,tong dai tou guo lv di deng wen ti ,di chu you ZrO2/MgF2guang zi jing ti pin yu die jia gou cheng de ABCxing liang zi jing guang zi jing ti jie gou 。tong guo diao zheng jie gou can shu ,fa xian shi jing guang zi jing ti de pai lie shun xu he jie gou zhou ji dui guang zi jing ti jin dai de lv bo te xing ying xiang jiao da 。tong guo you hua can shu ,ke zai ri mang zi wai bo duan (240nm-280nm)shi xian gao xiao lv bo ,ping jun tou guo lv da dao 64.524%,tong shi ,zai jin zi wai ji ke jian guang bo duan (300nm-700nm)shi xian shen jie zhi ,ping jun jie zhi du di yu 0.309%。ci wai ,ji yu zi wai dai tong lv bo qi he liang zi dian guang zhi fa guang te xing ,she ji le yi chong neng zhi jie jiang zi wai guang zhuai huan wei ke jian guang de guang pu zhuai huan qi ,tu po le chuan tong de guang -dian -guang cheng xiang fang shi de xian zhi ,ke yong yu gao fen bian lv ri mang zi wai cheng xiang ji tong 。(3)wei le yan jiu guang zi jing ti duo ceng mo shi yan zhi bei guo cheng zhong mo hou wei rao dui na mi guang zi qi jian xing neng de ying xiang ,zai mei yi ceng bao mo zhong yin ru fu cong gao si fen bu de mo hou wei sui ji wu cha ,she ji le han you mo hou rao dong de mo xu xing liang zi jing guang zi jing ti mo xing 。tong guo fen xi zhou ji shu 、mo hou rao dong wu cha dui que xian tai de ying xiang ,di chu yi chong ke yi wen ding jin dai zhong xin wei zhi he jin dai kuan du de bu chang fang an ,ji tong guo diao zheng di j+1ceng mo hou lai bu chang di jceng de mo hou pian cha 。gai bu chang fang an ke yi jian shao hou du pian cha de lei ji ,ruo hua mo hou mo xu dui dai zu lv bo qi jin dai wei zhi ji kuan du de ying xiang ,wei jian xiao shi yan he li lun zhi jian de pian cha di gong li lun yi ju 。(4)tong guo diao zheng ci kong jian she du mo ji gong zuo ya jiang 、qi ti liu su deng zhi bei gong yi can shu ,kong zhi chan ceng bao mo mo hou wu cha xiao yu 20%,bing shi yan zhi bei le (Si/SiO2)6guang zi jing ti 。dui tou she pu jin hang biao zheng fa xian ,yang pin 20%de mo hou wu cha hui dao zhi guang zi jin dai de kuan du su xiao wei li lun wan mei guang zi jing ti dai kuan de 40.99%-49.73%。jin yi bu yu mo hou wei rao pian cha wei 20%de li lun mo ni jie guo bi jiao ,shi yan yang pin de guang zi neng dai yu li lun zhi neng gou jiao hao de ni ge 。

论文参考文献

  • [1].金属/电介质周期性微纳光子功能结构的设计制备与应用研究[D]. 张伟.南京理工大学2017
  • [2].水凝胶光子晶体微球在肿瘤多元检测中的应用[D]. 徐月霜.东南大学2018
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  • 论文详细介绍

    论文作者分别是来自太原理工大学的赵晓丹,发表于刊物太原理工大学2019-07-26论文,是一篇关于量子阱光子晶体论文,多通道滤波器论文,日盲紫外带通滤波论文,膜厚微扰论文,磁控溅射论文,太原理工大学2019-07-26论文的文章。本文可供学术参考使用,各位学者可以免费参考阅读下载,文章观点不代表本站观点,资料来自太原理工大学2019-07-26论文网站,若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权,请联系我们删除。

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