点、线缺陷对非线性光子晶体THz波调制器性能影响的研究

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太赫兹(THz,1THz= 101 2Hz)频段是位于红外光波和毫米波之间的电磁辐射区域,THz通信可以解决高速率、超宽带无线接入问题,THz波调制器是THz通信系统中关键器件。而光子晶体作为一种新兴材料,被广泛的用于制作光通信系统中的调制器、光开关、滤波器等各种功能器件,光子晶体技术和THz波技术的结合为设计出一种THz波调制器提供了新的思路。因此,研究太赫兹波段的光子晶体调制器,对于发展THz技术具有重要意义。然而在实际制作中,难免会引入各种各样的缺陷,这些缺陷会对调制器的性能产生各种影响。在制备过程中,由于生长工艺或人为等因素而产生的缺陷改变了调制器的结构,此时的调制器称为非理想状态下的THz波调制器。研究各种缺陷对调制器性能的影响,从而为制作出性能优良的THz波调制器提供理论依据,为促进THz波通信技术的发展奠定基础。本文首先分析了非线性光子晶体THz波调制器的调制原理,设计了一种调制器的结构,该调制器采用点缺陷与线缺陷相结合的结构,同时引入光控砷化镓(GaAs)作为可调谐物质。接着应用基于FDTD的FullWAVE软件对调制器在理想状态下的消光比、调制时间和插入损耗进行了仿真分析。然后仿真与计算了各种缺陷对此结构的调制器的性能影响,主要包括以下三种点、线缺陷情况:半径变化,位错及点缺陷的形变,结果表明,介质柱的半径变化、位错及点缺陷谐振腔形状变化对调制器的消光比影响最大,对调制时间影响较小,而对调制器的插入损耗几乎没有影响。根据仿真结果,制定了每种缺陷的误差极限标准,为将来大批量制造高性能的非线性光子晶体THz波调制器提供理论依据。最后介绍了非线性光子晶体太赫兹波调制器在THz通信系统中的应用。
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