硫系基质二维光子晶体波导结构设计与制备研究
硫系基质二维光子晶体波导结合了硫系玻璃良好的三阶非线性、中红外透过特性和光子晶体波导特有的低损耗慢光传输特性，在中红外光信息处理研究领域具有极大的应用前景。硫系基质二维光子晶体波导突破了传统石英基质光子器件较低的非线性特性以及工作波长低于3μm的限制，将光子晶体波导器件的应用拓展到高非线性器件和红外传感等领域中。 本文从理论设计和实验制备两方面对硫系基质二维光子晶体波导进行研究。理论设计方面主要研究了硫系基质二维光子晶体波导的慢光特性与结构参数之间的关系，通过优化参数以获得的色散、宽带、慢光波导。实验制备方面主要探索了聚焦离子束和电子束曝光两种方法制备硫系基质二维光子晶体波导的特征。 第一章简要介绍了光子晶体概念和二维光子晶体波导的研究现状，特别是慢光特性的研究现状，然后介绍了高非线性、透中红外的硫系基质二维光子晶体波导的基质玻璃特性以及研究现状，并分析了研究的不足。最后给出了本论文总体的研究思路和内容。 第二章介绍了光子晶体研究的基本理论分析方法和光学设计软件RSoft的基本操作使用，重点介绍了平面波展开法和时域有限差分法理论及在光学软件中计算模拟的基本操作。 第三章介绍了硫系基质二维光子晶体大带隙结构。通过研究硫系基质二维光子晶体的带隙特性与空气孔半径以及平板厚度之间的关系，获得了足够满足线缺陷波导导模出现并传输的大带隙结构参数范围。 第四章研究了硫系基质二维光子晶体波导在通信波长和中红外波长的慢光特性。采用平面波展开法分别研究了对称结构和非对称结构对波导慢光特性的影响，具体研究了慢光特性随紧邻线缺陷波导两排空气孔对称改变以及一排空气孔非对称改变时的变化规律，指出了非对称结构在慢光特性优化方面具有的优势。比较了通信波长和中红外波长在硫系基质二维光子晶体波导慢光传输方面的特点，指出了中红外波长在慢光带宽、传输损耗等方面具有的极大优势。最后设计出了低色散、宽带慢光硫系基质二维光子晶体波导。 第五章采用两种方法对硫系基质二维光子晶体波导制备进行了初步探索。利用磁控溅射法制备了硫系玻璃薄膜，在此基础上利用聚焦离子束法和电子束曝光技术结合感应耦合等离子体法分别制备了硫系基质二维光子晶体波导，探讨了它们的工艺特征以及注意事宜。 第六章对本论文进行了总结，同时指出研究的不足和今后的研究前景。
光子晶体波导;硫系玻璃;慢光特性;结构参数;磁控溅射法
宁波大学
硕士
通信与信息系统
聂秋华;张巍
2014
中文
TN253;O734
84
2015-08-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）