一维光子晶体无序膜厚扰动的分析及优化

基于一维周期性光子晶体模型,引入服从高斯分布的无序扰动,形成周期性无序扰动的薄膜模型,研究膜厚微扰对纳米光子器件性能的影响.通过分析周期数和两种材料厚度对光学特性的影响,提出在周期性光子晶体中,同一个周期内一种材料的厚度误差可用另一种材料的厚度来弥补,从而得到稳定的禁带中心位置和禁带宽度.理论和实验结果均验证了此补偿方案可以削减相关厚度偏差的累积,同时降低制备精度要求,减小实验值和理论值的偏差.

基于空气缺陷的光子晶体可调谐滤波器

采用传输矩阵法分别模拟了缺陷层厚度、入射角度和膜厚微扰的变化对含空气缺陷的一维光子晶体滤波特性的影响.研究表明:对于空气厚度可调结构,在考虑色散的情况下,空气厚度每增加2nm透射波长相应向长波方向移动约2nm,二者基本呈1∶1的线性关系;对于入射角度可调结构,与正入射相比较,入射角度从0°到89°变化时,其全角度禁带分别减小了105nm(TE模)、600nm(TM模),TM模禁带受角度的变化影响较大;入射角从0°分别变化到16.9°(TE模)、17.0°(TM模)时实现C波段的可调滤波.同一周期内,两种材料的模厚误差的相互弥补,能够实现小范围的膜厚扰动不敏感,缩小实际滤过峰值与理论值的偏差,可降低制备光子晶体的难度.