【摘 要】
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THz波段(100GHz-10THz),作为电磁波频谱上的空白波段,在未来高速率、超宽带无线通信系统中有着巨大的应用潜力。THz波调制器作为THz通信中的关键器件,引起了国内外学者的广泛研究
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THz波段(100GHz-10THz),作为电磁波频谱上的空白波段,在未来高速率、超宽带无线通信系统中有着巨大的应用潜力。THz波调制器作为THz通信中的关键器件,引起了国内外学者的广泛研究。本文将可调谐光子晶体技术和THz技术紧密结合,设计与分析基于光控可调谐光子晶体THz波调制器,对于研究光子晶体和发展THz技术具有重要意义。本文首先分析了光子晶体THz波调制器的调制原理,并在此基础上设计了基于复式三角晶格的光控可调谐光子晶体THz波调制器。该调制器利用具有宽带隙优势的复式三角晶格结构,在点缺陷中分别引入光控非线性材料聚苯胺、砷化镓(GaAs)作为可调谐物质,设计了两种基于不同缺陷模动态变化的可调谐光子晶体调制器。然后分析点缺陷填充不同非线性材料时,单个点缺陷出现一个或多个缺陷模的条件。接着讨论在光控时GaAs材料折射率虚部的实际变化过程,及对点缺陷缺陷模和调制器性能的影响。利用RSoft软件仿真分析了THz信号入射时两种调制器的透射谱、消光比、插入损耗、调制速率、稳态模式场强能量分布等性能指标。仿真结果表明,完整复式三角晶格结构光子晶体的最大归一化带隙为0.16915,优于简单晶格和复式正方晶格。光控材料为非线性聚苯胺的复式三角晶格单波长THz调制器,其调制速率可达10GHz、消光比21.7dB、插入损耗0.31dB;光控材料为非线性砷化镓的复式三角晶格双波长THz调制器性能更加优越,其消光比高达44.03dB与50.43dB,插入损耗分别为0.21dB和0.07dB,响应时间分别为260ps和280ps,调制速率高达3.85GHz和3.57GHz。最后,介绍了复式三角晶格光控可调谐光子晶体THz波调制器在未来无线通信系统中的应用前景。
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