矽基板與PDMS晶柱構成之光子晶體內結合波導與共振腔之濾波特性分析

Analysis of the Optical Characteristic of Photonic Crystal based on Silicon Substrate with PDMS Pillars

鄭偉志(Wei-Chih Cheng)

指導教授 ： 莊為群

國立虎尾科技大學/電機資訊學院/光電與材料科技研究所/碩士(2015年)

摘要

光子晶體是以不同折射率的介質以週期性排列而形成的結構，其具有光子能隙的特性，能夠阻隔特定頻率的光在其內部傳導，而我們可利用其使用之介質、排列週期、結構等來設計出不同光子能隙之結構，並在結構中製作點缺陷及線缺陷，形成波導與共振腔結構，會產生濾波或分波的效果，利用此特性可以製作不同功能的光學元件。
本篇論文主要以光子晶體設計軟體(Crystal Wave Ver. 3.2)進行模擬於矽基板上蝕刻孔洞後填入PDMS材料，主要研究分析內容是利用平面波展開法計算不同孔洞半徑大小、孔洞間角度等條件下結構的光子能隙，並找出可利用的光波長能隙範圍。而後將少部分孔洞移去形成線缺陷成為波導與共振腔結構，並以時域有限差分法計算後比較不同結構所產生的共振腔之濾波特性，以找出可應用於光通訊中的濾波器元件結構。

關鍵字

光子晶體 ； 光子能隙 ； 光波導 ； 共振腔 ； 濾波器

並列摘要

In this thesis, the photonic crystal design software Crystal Wave ver. 3.2 is used to simulate the silicon-based substrate with etched periodically arranged holes, filled with PDMS material. Plane Wave Expansion method is used to calculate the photonic band gap, then the photonic crystal waveguide and resonant cavity is formed by crystal defects. Simulate the propagation behaviors of light using finite-difference time-domain method.
Design the structure of waveguides and to compare the filter characteristics in different structures. By the simulation results, we can find out some filter structure could be suitable in optical communication devices.

並列關鍵字

photonic crystal ； photonic band gap ； light waveguide ； resonant cavity ； filter

參考文獻

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