【摘要】：光學微腔在微納光子器件中有重要應(yīng)用，是集成光學和全光通信的重要基礎(chǔ)。以光學微腔為主要結(jié)構(gòu)的微納系統(tǒng)，已經(jīng)引起了人們的廣泛興趣，特別是其中的模式耦合特性以及光調(diào)控機理研究。本文分別研究了光學微腔與光柵以及與波導的耦合結(jié)構(gòu)中的光子行為，探討了其物理性質(zhì)及可能應(yīng)用。 本文主要工作如下： (1)分分別別把把金金屬屬光光柵柵和和介介質(zhì)質(zhì)光光柵柵置置于于半半導導體體微微腔腔的的頂頂部部和和底底部部，，來來研研究究其其對對半半導導體體微微腔腔模模式式的的剪剪裁裁效效應(yīng)應(yīng)。在這個結(jié)構(gòu)中，半導體微腔模和光柵衍射模會Fano法諾共振有很大影響。對于金屬光柵其Fano共振透射譜為“S”線型，而介質(zhì)光柵的透射譜則為反“S”線型。這兩種Fano共振線型可以用來剪裁半導體微腔模實現(xiàn)光的極窄透射。其透射譜的半高寬可以達到0.1nm。最后證明了該方法具有一定普適性，也適用于其他波導-光柵結(jié)構(gòu)。 (2)在在波波導導側(cè)側(cè)邊邊耦耦合合微微腔腔的的基基礎(chǔ)礎(chǔ)上上提提出出了了波波導導側(cè)側(cè)邊邊耦耦合合JC鏈鏈結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)。。該該工工作作使使用用實實空空間間哈哈密密頓頓量量方方法法理理論論研研究究了了波波導導邊邊界界耦耦合合JC鏈鏈結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)中中單單光光子子透透射射行行為為�？梢园l(fā)現(xiàn)JC鏈會引起光子的群延遲和群超前在不同的頻率范圍內(nèi)，而這些頻率是由JC鏈的本征模式?jīng)Q定。還發(fā)現(xiàn)對于群超前和群延遲來說，存在不同的最佳JC鏈長度。在某些頻率處，群延遲的最大值會隨著腔的損耗降低而增大，然而群延遲則會達到飽和。對于1.55-μm光子，可以計算出其群延遲可以達到400ps同時取得很大的透射率。 (3)在在波波導導側(cè)側(cè)邊邊耦耦合合微微腔腔結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的基基礎(chǔ)礎(chǔ)上上提提出出了了單單光光子子多多帶帶濾濾波波器器的的模模型型，，該該模模型型是是波波導導側(cè)側(cè)邊邊耦耦合合一一系系列列微微腔腔。此處使用了實空間哈密頓量方法研究了該模型的單光子透射行為。可以發(fā)現(xiàn)該模型中單光子透射行為依賴于腔模本征頻率、腔與腔之間相對相位、微腔的數(shù)量、及微腔與波導的耦合強度。通過調(diào)控微腔的本征頻率及微腔之間相對相位，可以在透射譜中得到多阻帶區(qū)域及類似矩形的透射譜�；诖四Ｐ�，作者分別從理論上設(shè)計了太赫茲波段及光通訊波段的的多帶濾波器。
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN601

【共引文獻】

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本文編號：2800567