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研究生:李宗懷
論文名稱:建構於玻璃基材上之光子能隙共振腔結構的模擬與製作
論文名稱(外文):Simulation and Fabrication of Photonic Bandgap Microcavity in Glass Substrate
指導教授:魏培坤張瑞麟張瑞麟引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立海洋大學
系所名稱:光電科學研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2003
畢業學年度:91
語文別:中文
論文頁數:66
中文關鍵詞:光子能隙有限差分時域法微共振腔共振濾波器
外文關鍵詞:photonic bandgapFDTDmicrocavityresonantfilter
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共振腔結構的光子晶體波導結構元件廣受學術界重視,目前的共振腔結構研究集中在矽或砷化鎵等半導體材料上。本論文中則提出以玻璃基材作為共振腔結構並探討其可行性;其特殊的傳輸光譜行為可應用於光通訊傳輸系統。我們利用二維的時域有限差分(Finite Difference Time Domain, FDTD)法的理論模擬研究光能隙共振腔結構的尺寸,及其衍生穿透光譜的分佈關係,並證明玻璃基材週期結構的尺寸約為光訊號波長的三分之一時,其穿透光譜會出現光能隙的現象。若適當控制結構尺寸中的缺陷(defect)大小與數量,則可在其穿透光譜能隙區間製造不同的通帶波段。利用這樣的光譜特性將來可供許多新型、高效能的光通訊元件之用‧
Photonic bandgap microcavties have been drawn great attention for their potential applications on optical communications. Previous studies show the bandgap structures can be formed on silicon or GaAs substrate. In this paper, we present the first study of photonic bandgap microcavity on glass substrate. The transmission spectra of photonic bandgap microcavities were calculated by a two-dimensional finite difference time domain (FDTD) method. The relationships between the transmission spectra and bandgap periods, defect sizes and resonant peak positions were theoretically realized. We verified that the photonic bandgap in glass was formed at one thirds of the period of structure. By controlling the defect size and amount in the bandgap structure, different resonant peaks can be generated in the photonic bandgap. The novel transmission spectra of the microcavities can be used for many highly integrated optical communication devices.
中文摘要……………………………………………………………………………Ⅰ
英文摘要……………………………………………………………………………Ⅱ
誌 謝………………………………………………………………………………Ⅲ
目 錄………………………………………………………………………………Ⅳ
圖目錄………………………………………………………………………………Ⅵ
表目錄………………………………………………………………………………Ⅹ
第一章 前言…………………………………………………………………………1
1.1 何謂光子能隙結構…………………………………………………….1
1.1.1光子能隙現象
1.2 光子能隙結構的應用………………………………………………….5
1.2.1光子晶體波導
1.2.2光子晶體光纖
1.3 光子能隙現象理論…………………………………….………………8
第二章 有限差分時域法………………………………………………..…………13
第三章 光子能隙共振腔結構的模擬計算………………………….…………….20
3.1 材料週期結構數量相對應穿透光譜光子能隙的影響與變化….…..20
3.1.1 TM模態
3.1.2 TE 模態
3.1.3 結果討論
3.2 結構中考量缺陷效應相對應穿透光譜光子能隙共振影響與變化...26
3.2.1 TM模態
3.2.2 TE 模態
3.2.3 結果討論
3.3 光子能隙共振腔結構中,調變缺陷寬度相對應穿透光譜光子能
隙共振的影響與變化…………………………………..……………32
3.3.1 TM模態和TE模態
3.3.2 結果討論
3.4 光子能隙共振腔結構中,調變缺陷深度相對應穿透光譜光子能
隙共振的影響與變化…………………………………..……………38
3.4.1 TE模態之光子能隙共振響應的改善
3.4.2 結果討論
第四章 新穎的光子能隙共振腔結構及其相對應穿透光譜響應特性………...…40
4.1 不對稱週期結構之光子能隙共振腔結構………………………....…40
4.2 多層週期結構之光子能隙共振腔結構………................................…42
4.3 結果討論………................................................................................…44
第五章 光子能隙共振腔結構元件的設計與製程……………………………...…48
5.1 銀薄膜擴散光學波導的製作……………………………………....…48
5.2 光子能隙結構的製作………………………………………….…...…55
第六章 結論……………………………………………………………………...…64
參考文獻……….....................................................................................................…66
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Appl. Phys. Lett. Vol 77, p1937 (2000)
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【11】R. F Cregan, B. J. Mangan, J. C. Knight, T. A. Birks, P. St. J. Russell, P. J. Roberts and D. C. Allan, Single-mode photonic band gap guidance of light in air, Science 285, 1537-1539(1990)
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