二维硅薄膜光子晶体波导的设计及制作

为了制作可用于通信波段的二维硅光子晶体波导,研究了光子晶体波导的设计方法及制作工艺。应用平面波展开法计算了两种空气孔型光子晶体结构的TE波禁带,经筛选采用了三角晶格空气孔结构。同样利用平面波展开法计算了引入缺陷后二维三角晶格空气孔型光子晶体波导结构的TE波禁带,经对比发现归一化频率为0.295 7的缺陷态最适宜用来制备光子晶体波导,并据此设计了用于1.55μm波长的二维三角晶格空气孔型光子晶体波导,其晶格周期为458nm,空气孔直径为339 nm。对设计的结构参数进行了容差计算,结果表明误差在-3.95~5.65 nm方能满足设计要求。最后使用聚焦离子束刻蚀工艺,制作了所设计的波导结构,并进行了测试。测试结果表明,样品实际晶格周期为463nm,空气孔直径为344 nm,比设计值大5 nm,在容差允许范围内,满足设计要求。

二维硅基三角形气孔光子晶体的带隙分析

研究了以硅为背景介质周期性排列的等边三角形气孔构成的三角晶格二维光子晶体,把平面波展开法用于光子晶体能带结构的数值研究,分别改变等边三角形气孔边长、晶格常数和晶格基元旋转角度,研究带隙变化规律。研究结果表明:三角形气孔边长、晶格常数和晶格基元旋转角度的适当改变可以使光子晶体出现完全带隙,优化结构参数给出了一个完全带隙。