[發(fā)明專利]一種分立簡(jiǎn)并模的二維光子晶體結(jié)構(gòu)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210376859.3
• 申請(qǐng)日: 2012-10-08
• 公開（公告）號(hào): CN102914818A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳福根;閆舒雅;張欣;姚源衛(wèi);何云
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G02B6/122
• 分類號(hào): G02B6/122
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

技術(shù)領(lǐng)域

?????本發(fā)明涉及一種分立簡(jiǎn)并模的二維光子晶體結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

????光子晶體這一新型人工結(jié)構(gòu)材料作為光電集成線路發(fā)展的關(guān)鍵，一直以來受到人們的廣泛關(guān)注。光子晶體的一個(gè)重要特征是光子禁帶，落在禁帶頻率范圍內(nèi)的電磁波將無法通過光子晶體傳播。若在光子晶體中引入缺陷，在禁帶中可能會(huì)引入缺陷態(tài)，頻率與缺陷態(tài)頻率相吻合的電磁波可能被局域在缺陷處，一旦光偏離缺陷則會(huì)急速衰減。這一特性使得光子晶體具有廣闊的應(yīng)用前景，比如我們可以根據(jù)這一新理論設(shè)計(jì)出光子晶體發(fā)光二極管、光子晶體納米諧振腔和光子晶體光纖等。引入缺陷時(shí)常產(chǎn)生簡(jiǎn)并的缺陷模，而將光子耦合到簡(jiǎn)并模比將其耦合到非簡(jiǎn)并模困難的多，所以，分立簡(jiǎn)并模的技術(shù)對(duì)光子晶體缺陷態(tài)的研究具有重要的意義，因此我們?cè)O(shè)計(jì)出一種分立簡(jiǎn)并模的二維光子晶體結(jié)構(gòu)。

目前，分立簡(jiǎn)并模的方法大多是改變?nèi)毕萆⑸潴w的形狀、填充率的大小等來實(shí)現(xiàn)，如改變基元的長(zhǎng)短軸之比等。然而這種方法對(duì)制備技術(shù)要求較高，相對(duì)于目前的光子晶體制備技術(shù)很難完成，所以投入應(yīng)用不太現(xiàn)實(shí)。

?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種分立簡(jiǎn)并模的二維光子晶體結(jié)構(gòu)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種分立簡(jiǎn)并模的二維光子晶體結(jié)構(gòu)，所述二維光子晶體結(jié)構(gòu)由若干個(gè)二維晶格單元周期排列組成，所述的二維晶格單元由相互平行的介質(zhì)柱體3及缺陷介質(zhì)柱體4在空氣中按二維晶格排列，所述缺陷介質(zhì)柱體4位于偏離上述二維晶格單元排列中心0.001mm～0.180mm處，所述的二維晶格單元的介質(zhì)柱體至少五層，所述二維晶格的晶格常數(shù)為1mm。

所述的二維光子晶體結(jié)構(gòu)由一種或幾種介電常數(shù)不同的多層單元疊加組成。

所述二維光子晶體結(jié)構(gòu)由半導(dǎo)體材料GaN和空氣這兩種介電常數(shù)不同的單元疊加組成，其中，缺陷介質(zhì)柱體4及介質(zhì)柱體3材料為半導(dǎo)體材料GaN，其介電常數(shù)???????????????????????????????????????????????，空氣的介電常數(shù)為，光子速度為。

所述二維晶格單元排列格子為平行四邊形、矩形、正方形或六角形。

所述二維晶格單元排列格子為正方形。

上述介質(zhì)柱體3及缺陷介質(zhì)柱體4的橫截面形狀為圓形、橢圓形、正方形、矩形、三邊形或六邊形。

上述介質(zhì)柱體3及缺陷介質(zhì)柱體4的橫截面形狀為圓形。

所述缺陷介質(zhì)柱體4與介質(zhì)柱體3的橫截面半徑比為5:3。

所述缺陷介質(zhì)柱體4沿對(duì)角線方向偏離二維晶格單元排列中心的距離為0.085mm。

光子晶體中缺陷態(tài)的產(chǎn)生和分類主要受以下因素的影響：一、組成介質(zhì)的材料性質(zhì)、介電常數(shù)大小比值；二、光子晶體晶格的排列；三、散射體的幾何形狀、大小、排列方位和位置等。通過調(diào)節(jié)和改變這些因素，可以設(shè)計(jì)出不同的缺陷模式。

基于以上三方面的因素考慮及現(xiàn)實(shí)可行性要求，宜選擇一種半導(dǎo)體介質(zhì)材料分散于空氣中構(gòu)成光子晶體結(jié)構(gòu)。比如，將相互平行的半導(dǎo)體柱體在空氣中作周期性排列而構(gòu)成的二維光子晶體。由五層介質(zhì)柱在空氣中按正方晶格排列而成的光子晶體結(jié)構(gòu)，即使引入點(diǎn)缺陷，也不會(huì)打破系統(tǒng)晶格的周期性，所以由五層介質(zhì)柱構(gòu)成的光子晶體結(jié)構(gòu)已可以達(dá)到要求。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明所提供的分立簡(jiǎn)并模的二維光子晶體結(jié)構(gòu)，與以往的分立簡(jiǎn)并模的結(jié)構(gòu)不同，不需要改變介質(zhì)柱體幾何形狀或其材料性質(zhì)，只需簡(jiǎn)單的位置調(diào)節(jié)，即可使簡(jiǎn)并模得到分立，制作工藝簡(jiǎn)單，可設(shè)計(jì)性強(qiáng)。

附圖說明

圖1表示由圓形GaN介質(zhì)柱體在空氣中按正方形排列的二維光子晶體能帶結(jié)構(gòu)圖，其中缺陷介質(zhì)柱體4與介質(zhì)柱體3的橫截面半徑之比為5：3，缺陷介質(zhì)柱體沿對(duì)角線方向偏離中心的位置為0.085mm。

圖2為實(shí)施例的橫截面示意圖。

圖3為實(shí)施例中分立的低頻非簡(jiǎn)并模的電場(chǎng)分布圖。

圖4為實(shí)施例中分立的高頻非簡(jiǎn)并模的電場(chǎng)分布圖。

具體實(shí)施方式