臺灣博碩士論文加值系統

本論文主要探討在遠紅外光尺度下的二維光子晶體光子能隙現象在晶體週期數變化下有何關係。本實驗的二維光子晶體材質是以容易取得、擁有較大的折射率與容易製作為考量，於是我們以矽晶片與空氣做出折射率週期變化的二維性結構排列的光子晶體。並在希望可以適用於較大的晶體尺度特性，所以，我們使用波長範圍為9.2 µm到10.6 µm的可調式CO2 Laser做為量測的應用光源[1]。在現有的光子晶體的模擬程式計算之下，我們發現一個有趣的結果，對於入射光的穿透功率並不是從一排以後就開始逐漸的衰減，而是有一定的趨勢。於是我們利用現有的半導體製程製作出光子晶體，以可調式CO2 Laser量測，驗證了實驗的結果與模擬的趨勢，有著相當的相似的結果。在這裡提出的二維光子晶體實驗上及模擬上的差異與將可以建立出完整的參考資料，及對於後續在探討光子晶體的研究上將有很大的幫助。

The idea of this paper is to probe the band-gap behavior of two-dimension photonic crystal with various row numbers in far-infrared range. The simulation result shows that the transmission was not decreased as the row number increasing directly, but had a certain trend. The 2-D photonic crystal material criteria in this experiment were easy to obtain, larger index and easy fabrications. Silicon-air periodic structure was the best choice. A tunable CO2 laser with the wavelength range of 9.2 m to 10.6 m was applied for the measurement light source for the purpose of large size characteristics for the 2-D photonic crystal. The experiment results consisted with the ones of simulation. The band-gap characteristic was observed as the row number over 4. In this work, the sample fabrication and the measurement technique were built, which showed the great potential for further study of photonic crystal in IR or visible range.

目錄
中文摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ⅰ
英文摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ⅱ
致謝．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ⅲ
目錄．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ⅳ
表目錄．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ⅵ
圖目錄．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ⅶ

第一章 緒 論
1-1 光子晶體簡介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1
1-2 論文研究動機．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14
1-3 論文內容概要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16

第二章 遠紅外光二維光子晶體排列週期變化之設計與模擬
2-1 二維光子晶體之設計．．．．．．．．．．．．．．．．．17
2-1-1光子晶體元件設計步驟．．．．．．．．．．．．．．17
2-1-2光子晶體元件設計說明．．．．．．．．．．．．．．17
2-2 二維光子晶體之模擬．．．．．．．．．．．．．．．．．23
2-2-1 模擬．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23
2-2-2模擬結果．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．38

第三章 遠紅外光二維光子晶體製作．．．．．．．．．．．．40
第四章 二維光子晶體量測
4-1實驗量測規劃及系統說明．．．．．．．．．．．．．．49
4-2-1光源架設步驟．．．．．．．．．．．．．．．．．49
4-2-2各架設光源架設步驟說明．．．．．．．．．．．．50
4-2可調式二氧化碳雷射光源製作與量測．．．．．．．．．49
4-3二氧化碳雷射量測二維光子晶體．．．．．．．．．．．58
4-4分析與討論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．60
第五章 結論與未來．．．．．．．．．．．．．．．．．．．65
參考文獻．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．67

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[9]K. M. Ho, C. T. Chan, C. M. Soukoulis, R.Biswas, and M. Sigalas, Solid State Commun. 89,413 (1994).
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[12]1966 K. S. Yee, IEEE Trans.Antennas Propagat., vol. 14, no. 4, pp.302-207, 1966
[13]網址http://www-antenna.pe.titech.ac.jp
[14]網址http://nano.phys.nthu.edu.tw/tzeng.htm