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1、浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文基于光子晶體的太赫茲器件研究姓名：王華娟申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：物理電子學(xué)指導(dǎo)教師：畢崗20050201Y689227摘要太赫茲(Terahertz,TH勸技術(shù)是近二十年來隨著其產(chǎn)生機理、檢測技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)發(fā)展起來的，處于紅外與微波輻射之間的一種新型技術(shù)。由于THz本身具有的一些獨特優(yōu)點，如THz譜包含豐富的物理化學(xué)信息，以及太赫茲脈沖的瞬態(tài)性、寬帶性、相干性、低能性等特性，在很多方面如物體成像、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療診斷、射電天文、寬帶移動通訊等方面具有一定的應(yīng)用潛力。而折射率周期變化的介質(zhì)材料組成的具有光子禁帶的光子晶體可以制造多種器件，如光子晶體濾波
2、器、反射器、開關(guān)等，并且能夠根據(jù)需要進行合理的引入缺陷或改變結(jié)構(gòu)，具有一定的可調(diào)節(jié)性。這種光子晶體的結(jié)構(gòu)同樣也適用于太赫茲波段，并且在太赫茲波段具有一定的優(yōu)勢，因為太赫茲波段的光子晶體結(jié)構(gòu)跟光學(xué)波段的光子晶體結(jié)構(gòu)相比在制作上容易的多，同時跟微波段的光子晶體結(jié)構(gòu)相比，結(jié)構(gòu)具有一定的緊湊性。因此，研究太赫茲波段的光子晶體材料，并構(gòu)造太赫茲光子晶體器件，且分析它們的性能，為丁Hz技術(shù)的應(yīng)用提供一個有利的基礎(chǔ)。本文從太赫茲波的特性出發(fā)，設(shè)計了適合于應(yīng)用于太赫茲波段的光子晶體器件。首先從光子晶體的基本結(jié)構(gòu)出發(fā)，包括正方晶體結(jié)構(gòu)，三角晶格結(jié)構(gòu)等，以及在各種結(jié)構(gòu)中引入缺陷，包括點缺
3、陷和線缺陷等，形成太赫茲波段的寬帶濾波器，超窄帶濾波器以及波導(dǎo)等器件。同時從非線性介質(zhì)出發(fā)，在光子晶體結(jié)構(gòu)中引入非線性缺陷，根據(jù)非線性的特性，制成了太赫茲波段的高效開關(guān)等。與光纖光柵原理相結(jié)合，構(gòu)造了太赫茲段的惆啾和變跡的光子晶體結(jié)構(gòu)，為太赫茲波段的光子晶體帶隙結(jié)構(gòu)提供了一個調(diào)節(jié)尺度。最后，為驗證太赫茲波段的光子晶體的特性，設(shè)計并構(gòu)造了一個太赫茲時域譜CTHz-TDS的系統(tǒng)。關(guān)鍵詞:光子晶體，太赫茲，濾波器，波導(dǎo)，高效開關(guān)，惆啾和變跡ABSTRACTTerahertztechnologyhasbeenboostedwiththedevelopmentofitssour
4、ce,detectingtechnologyandapplicationtechnologyinthepasttwentyyears.Andithasbeenprovedgreatlypotentialapplicationsinmanydomainsincludingimaging,environmentmonitoring,medicaldiagnosingandbroadbandmobilecommunications.Andthecomponentsanddevicesintheterahertzrangeareseriouslydemanded.Thepho
5、tonicbandgap(PBG)structureshavebeenexperimentallyusedefectivelyinmanydomains,andcanachievespecialfunctionbyintroducingdefectsinit.Theseperformancesdowellintheterahertzrangesalso.Andanimportantreasonfordesigntheterahetzphotoniccrystaldevicesistheavailabilityofprecisionmanufacturingtechni
6、quesinsub-millimeter,asthefabricationofaPBGcrystalfortheopticalregioncanbeahightechnicalchallengeandthesizeofPBGcrystalinmicrowaveistoobulk.Therefore,analysingthephotoniccrystalmaterialanddesigntheterehertzphotoniccrystalaresignificativeinapplyingtheTHztechnology.Thispaperwastodesignthe
7、photoniccrystaldevicesinterahertz.First,thebasicphotoniccrystalstructuresweredesignedincludingsquarephotoniclatticeandtrianglephotoniclatice,andintroducingthediferentdefectstoformterahertzbroadbandfilter,super-narrowbandfilter,cavityandwaveguideandsoon.Second,thenonlineardielec
