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近年来,国际上掀起了太赫兹研究的热潮,太赫兹科学技术的发展更为迅速。太赫兹波在电磁波谱上,位于微波与红外光之间,从而具备一些独特的性质,在很多方面如物体成像、环境监测、医疗诊断、宽带移动通讯、卫星通讯和军用雷达等领域具有一定的应用潜力。介电常数呈周期性变化的介质材料组成的具有光子禁带的光子晶体可以制造多种器件,如光子晶体滤波器、谐振腔等,并且可以根据需要来合理地引入缺陷或改变结构。这种光子晶体的结构同样也适用于太赫兹波段,并且在太赫兹波段具有一定的优势,因为太赫兹波段的光子晶体跟红外波段的光子晶体相比,在制作上容易得多;跟微波段的光子晶体相比,尺寸较小,结构更紧凑。在对于太赫兹光子晶体器件的研究中,太赫兹波段光子晶体谐振腔的研究几乎还是一个空白的领域,因此,研究和分析它的性能,可以为太赫兹技术的进一步应用提供一个有利的基础。
本文从太赫兹波的特性出发,设计了适合于太赫兹波段的光子晶体谐振腔。在正方形和三角形晶格结构中,引入点缺陷,形成太赫兹波段的谐振腔。利用平面波法和超晶胞法进行仿真计算,研究在中心介质柱缺失的情形下,谐振腔的带隙结构及谐振频率随晶格常数、填充比、介电常数比的变化规律;研究在中心介质柱半径变化的情形下,谐振腔内缺陷模的模式和场分布的变化。并利用Rsoft软件对谐振腔的品质因子进行仿真计算。通过比较仿真结果,得出构成最优性能谐振腔的参数设置。最后讨论了太赫兹波光子晶体谐振腔在激光器、滤波器及太赫兹通信中的应用。