刘荣青

摘  要：文章研究了含有缺陷的二維光子晶体TM模能带结构和太赫兹波的传输特性。研究发现，含有线缺陷的光子晶体波导能带结构发生了弯曲，具有非常优越的导波性能，THz波只能沿着线缺陷区域传播，几乎没有能量从波导的上下两侧泄露出去。此研究结果对高速率、超宽带THz通信系统的发展具有重要的指导意义，为太赫兹波器件的开发提供重要理论依据。

关键词：太赫兹;二维光子晶体;禁带

中图分类号：O734         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）08-0019-02

Abstract： In this paper， the band structure of TM mode and the transmission characteristics of terahertz wave in two-dimensional photonic crystals with defects are studied. It is found that the band structure of photonic crystal waveguides with line defects is bent and has very excellent guided wave performance. THz waves can only propagate along the region of line defects， and almost no energy is leaked from the upper and lower sides of the waveguides. The research results have important guiding significance for the development of high-speed and ultra-wideband THz communication systems， and provide an important theoretical basis for the development of terahertz wave devices.

Keywords： terahertz; two-dimensional photonic crystals; bandgap

引言

鉴于THz波的重大应用前景，近年来如何构建一套用于THz波产生、传输、控制、探测和应用的完整光学系统逐渐成为太赫兹技术的研究热点[1]。目前人们已经开发出一些高效的太赫兹辐射源，在此基础上，如何有效地调节和控制太赫兹波的传播成为了一个重要的研究方向。因为THz波在自由空间中传播时的能量损耗较大，所以如何研究出便于操控THz波传输并且有利于各个器件之间连接和耦合的波导型功能器件非常关键[2]。在探索无线通信发展的过程中，波导型功能器件也展示出了举足轻重的作用。目前，主要用来传输THz的波导型功能器件分为以下几类：THz不锈钢波导、THz等离子体波导、THz聚合物波导、THz光子晶体波导和THz塑料带状波导等[3]。光子晶体[4]作为一种由不同介电常数的介质在空间中周期性排布而构成的新型人造材料，形成了一定的光学禁带[5]和通带。光子晶体发生布拉格散射形成了禁带，禁带频率范围内的光波无法在此结构中传输。……