基于光子晶体的聚合物新型结构太赫兹波导研究

摘要

太赫兹辐射波(Teraherz，THz)是频率位于0.1THz到10THz波段的电磁波，处于光和微波之间，是电磁波谱中的最后一个空频段。随着太赫兹辐射源和探测技术的迅速发展，军事、安全和生物医疗领域的传感、成像应用技术获得极大的发展动力和应用实效。目前太赫兹波主要是基于开放空间传输。低损耗、低色散的长距离传输太赫兹波，仍是研究人员面临的一项困难的工作。光子晶体用于波导制作十分有利，许多聚合物材料在太赫兹波区吸收较少，这为研制低损耗、低色散太赫兹波的聚合物光子晶体波导提供了可能。 论文首先研究引入中心缺陷的二维光子晶体—光子晶体光纤结构特性分析的理论方法，根据光子晶体光纤的特点对时域有限差分法(nnitedifferencetimedomain，FDTD)进行简化，引进二维(twodimension，2D)FDTD简化模型，用以分析光子晶体光纤的复杂结构，提高计算效率。实际分析计算了普通阶跃光纤和三角格子光子晶体光纤。分析结果表明，与文献报道结果吻合，验证了FDTD2D简化模型用于光子晶体光纤分析的有效性。 然后，结合分析结果提出一种新型的太赫兹波四方格子结构的聚合物光子晶体波导。并对这种新型波导的基模色散和模式场强分布等传输特性进行分析。数值结果表明，这种新型波导的基模场很好地被限制在芯区，等效折射率随着传输频率降低而降低。当频率大于1THz时，色散接近于零。这有助于超短太赫兹波脉冲在波导中传输。从色散特性、限制损耗和单模特性等方面进行比较，可以看出四方格子结构的太赫兹聚合物光子晶体光纤较之三角格子结构的太赫兹聚合物光子晶体光纤更有潜力。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

第二章FDTD算法的2D简化

第三章FDTD 2D简化算法的验证

第四章新型太赫兹波导研究

参考文献

论文发表情况

致谢