[發明專利]光控平板式硅光子晶體太赫茲波調制裝置及其方法

無效

• 申請號: 200910097911.X
• 申請日: 2009-04-23
• 公開（公告）號: CN101546047A
• 公開（公告）日: 2009-09-30
• 發明（設計）人: 李九生
• 申請（專利權）人: 中國計量學院
• 主分類號: G02F1/00
• 分類號: G02F1/00;H04B10/155
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 張法高

技術領域

本發明涉及太赫茲波應用技術領域，尤其涉及一種光控平板式硅光子晶體太赫茲波調制裝置及其方法。

背景技術

太赫茲(THz，1THz＝10E+12Hz)輻射通常是指頻率范圍為0.1THz到10THz的電磁輻射波，這一波段位于電子學與光學的交界處，它在電磁波譜中占有一個很特殊的位置，具有一系列特殊性質和重要的學術和應用價值。太赫茲通信具有頻段資源豐富、帶寬大，保密性好，不受遠方電子干擾的影響，甚至第三方在當地也很難接收太赫茲通信信號，可實現在2～5Km范圍內的保密通信，傳輸速率可以達到1～10Gb/s等優點，而且太赫茲通信無需無線電管理部門批準，因此太赫茲波在通信領域應用中具有獨特優勢。

目前，用來進行太赫茲波通信的太赫茲波源主要有：(1)Gunns二極管發射的連續THz波。Gunns二極管輸出功率較高，但Gunns二極管頻率不可調，可用于固定頻率的太赫茲波通信。(2)量子級聯激光器。量子級聯激光器可能在未來THz波通信中發揮重要作用，但目前其運行還需要低溫冷卻(液氦或液氮)，而且低頻輸出(<2THz)極為困難，頻率可調范圍小。(3)返波振蕩器(BWO)。BWO的優點是可以實現調諧及采用不同的返波管可選擇不同的輸出頻率，其輸出頻率目前可覆蓋0.1～1.5THz，輸出波的空間質量較好，可以用于太赫茲波通信。目前BWO的應用，或用于頻譜分析，或用于成像檢測，而將BWO應用于THz波通信，國內外尚無這樣的技術。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種光控平板式硅光子晶體太赫茲波調制裝置及其方法。

光控平板式硅光子晶體太赫茲波調制裝置包括硅片、空氣孔、可調制的半導體激光器、太赫茲波源、線缺陷區輸入端、線缺陷區輸出端、線缺陷區，硅片上中間設有線缺陷區，在線缺陷區兩側的硅片上開有空氣孔，由硅片、空氣孔、和線缺陷區構成平板式硅光子晶體，在線缺陷區的上方設有可調制的半導體激光器，由太赫茲波源發出的太赫茲波由線缺陷區輸入端輸入，通過線缺陷區，經線缺陷區輸出端輸出。

所述的硅片的折射率為3.4～3.8，硅片厚度0.4～1.0mm，硅片的電阻率1000～10000Ωcm。空氣孔的半徑為40～200μm，空氣孔的周期為80～250μm。線缺陷區的寬度為1～5個空氣孔的周期。可調制的半導體激光器的工作波長為680～900nm，功率5～500mW，調制速度為50KHz/s～1GHz/s。太赫茲波源為返波振蕩器BWO。

光控平板式硅光子晶體太赫茲波調制方法中的可調制的半導體激光器不發出激光時，由硅片、空氣孔、和線缺陷區構成平板式硅光子晶體具有光子禁帶；當可調制的半導體激光器發出激光照射到線缺陷區時，平板式硅光子晶體的折射率發生改變，平板式硅光子晶體的光子禁帶產生平移，禁帶邊緣發生改變；利用平板式硅光子晶體的禁帶邊緣來調制太赫茲波，實現把信號加載到太赫茲波上。

本發明優點是該光控平板式硅光子晶體太赫茲波調制裝置具有傳輸損耗小，調制帶寬大，調制速度快，消光比高，尺寸小，結構緊湊，便于集成的優點，滿足太赫茲波通信需求。

附圖說明

圖1(a)是光控平板式硅光子晶體太赫茲波調制裝置示意圖；

圖1(b)是光控平板式硅光子晶體太赫茲波調制裝置橫截面示意圖；

圖2(a)是可調制的半導體激光器不發出激光時，平板式硅光子晶體的光子禁帶圖；

圖2(b)是可調制的半導體激光器發出激光照射到線缺陷區時，平板式硅光子晶體的折射率發生改變，平板式硅光子晶體的光子禁帶產生平移，光子禁帶發生改變圖；

圖3是硅片、空氣孔、和線缺陷區構成平板式硅光子晶體的導模圖；

圖4(a)是可調制的半導體激光器不發出激光時，太赫茲波在平板式硅光子晶體中的穩態傳輸情況示意圖；

圖4(b)是可調制的半導體激光器發出激光照射到線缺陷區時，太赫茲波在平板式硅光子晶體中的穩態傳輸情況示意圖；

圖中：硅片1、空氣孔2、可調制的半導體激光器3、太赫茲波源4、線缺陷區輸入端5、線缺陷區輸出端6、線缺陷區7。

具體實施方式