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光子晶体对太赫兹波的调制特性研究

张戎 曹俊诚

光子晶体对太赫兹波的调制特性研究

张戎, 曹俊诚
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  • 利用传输矩阵方法研究了掺杂半导体n-GaAs/聚碳酸脂一维光子晶体的太赫兹波透射谱.研究结果发现,与一般由两种介电材料组成的一维光子晶体不同,由于掺杂半导体中自由载流子对太赫兹波存在较强的吸收,所以这种材料组成的一维光子晶体除可形成光子带隙外,还可以增强n-GaAs对太赫兹波的透射.同时还提出了一种基于这种一维光子晶体的太赫兹波调制器,通过外加电压控制半导体中电子浓度的大小可实现对太赫兹透射波幅度的调制.
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划 (批准号: 2007CB310402)、国家自然科学基金(批准号: 60721004)、上海市科学技术委员会基础研究重大项目(批准号: 06dj14008)和中国科学院“百人计划”资助的课题.
    [1]

    [1]Khler R, Tredicucci A, Beltram F, Beere H E, Linfield E H, Davies A G, Ritchie D A, Iotti R C, Rossi F 2002 Nature 417 156

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    [2]Williams B S 2007 Nat. Photon. 1 517

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    [3]Tonouchi M 2007 Nat. Photon. 1 97

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    [4]Liu H C, Luo H, Song C Y, Wasilewski Z R, SpringThorpe A J, Cao J C 2008 IEEE J. Sel. Top. Quantum. 14 374

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    [5]Li H, Cao J C, Han Y J, Guo X G, Tan Z Y, Lue J T, Luo H, Laframboise S R, Liu H C 2008 J. Appl. Phys. 104 043101

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    [6]Cao J C, Li H, Han Y J, Tan Z Y, Lue J T, Luo H, Laframboise S, Liu H C 2008 Chin. Phys. Lett. 25 953

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    [7]Chen H T, Padilla W J, Zide J M O, Gossard A C, Taylor A J, Averitt R D 2006 Nature 444 597

    [8]

    [8]Koch M 2007 Terahertz Frequency Detection and Identification of Materials and Objects (Berlin: Springer) p325

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    [9]Yablonovitch E 1993 J. Opt. Soc. Am. B 10 283

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    ]Veselago V G 1968 Sov. Phys. Usp. 10 509

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    ]Pendry J B, Holden A J, Robbins D J, Stewart W J 1999 IEEE Trans. Microwave Theory Techn. 47 2075

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    ]Yu J F, Shen Y F, Liu X H, Fu R T, Zi J, Zhu Z Q 2004 J. Phys.: Condens. Matter 16 L51

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    ]Aly A H, Ryu S W 2009 Int. J. Mod. Phys. B 23 2297

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    ]Zhou R L, Chen X S, Zeng Y, Zhang J B, Chen H B, Wang S W, Lu W, Li H J, Xia H, Wang L L 2008 Acta Phys. Sin. 57 3506 (in Chinese) [周仁龙、陈效双、曾勇、张建标、陈洪波、王少伟、陆卫、李宏建、夏辉、王玲玲 2008 物理学报 57 3506]

    [15]

    ]Shen X C 2002 Spectrum and Otical Properties of Semiconductor (Beijing: Science Press) p202 (in Chinese)[沈学础 2002 半导体光谱和光学性质 (北京:科学出版社) 第202页]

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    ]Ostmann T K, Pierz K, Heinb G, Dawsonc P, Koch M 2004 Proc. SPIE 5593 521

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    ]Liu H C, Song C Y, SpringThorpe A J, Cao J C 2004 Appl. Phys. Lett. 84 4068

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    ]Ji J R 2007 Advanced Optics (Beijing: Science Press) p132 (in Chinese)[季家镕 2007 高等光学教程 (北京:科学出版社) 第132页]

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    ]Wang T B, Liu N H 2007 Acta Phys. Sin. 56 5878 (in Chinese) [王同标、刘念华 2007 物理学报 56 5878]

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    ]Pendry J B, Holden A J, Robbins D J, Stewart W J 1999 IEEE Trans. Microwave Theory Techn. 47 2075

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  • [1] 李忠洋, 姚建铨, 李俊, 邴丕彬, 徐德刚, 王鹏. 基于闪锌矿晶体中受激电磁耦子散射产生可调谐太赫兹波的理论研究. 物理学报, 2010, 59(9): 6237-6242. doi: 10.7498/aps.59.6237
    [2] 王玥, 王暄, 贺训军, 梅金硕, 陈明华, 殷景华, 雷清泉. 太赫兹波段表面等离子光子学研究进展. 物理学报, 2012, 61(13): 137301. doi: 10.7498/aps.61.137301
    [3] 徐德刚, 姚建铨, 刘 欢. 基于GaSe和ZnGeP2晶体差频产生可调谐太赫兹辐射的理论研究. 物理学报, 2008, 57(9): 5662-5669. doi: 10.7498/aps.57.5662
    [4] 吴群, 王玥, 贺训军, 殷景华, 施卫. 基于纳观域碳纳米管的太赫兹波天线研究. 物理学报, 2009, 58(2): 919-924. doi: 10.7498/aps.58.919
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    [7] 孙红起, 赵国忠, 张存林, 杨国桢. 不同中心波长飞秒脉冲激发InAs表面辐射太赫兹波的机理研究. 物理学报, 2008, 57(2): 790-795. doi: 10.7498/aps.57.790
    [8] 陆金星, 黄志明, 黄敬国, 王兵兵, 沈学民. 相位失配与材料吸收对利用GaSe差频产生太赫兹波功率影响的研究. 物理学报, 2011, 60(2): 024209. doi: 10.7498/aps.60.024209
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    [11] 王磊, 肖芮文, 葛士军, 沈志雄, 吕鹏, 胡伟, 陆延青. 太赫兹液晶材料与器件研究进展. 物理学报, 2019, 68(8): 084205. doi: 10.7498/aps.68.20182275
    [12] 孙丹丹, 陈智, 文岐业, 邱东鸿, 赖伟恩, 董凯, 赵碧辉, 张怀武. 二氧化钒薄膜低温制备及其太赫兹调制特性研究. 物理学报, 2013, 62(1): 017202. doi: 10.7498/aps.62.017202
    [13] 田伟, 文岐业, 陈智, 杨青慧, 荆玉兰, 张怀武. 硅基全光宽带太赫兹幅度调制器的研究. 物理学报, 2015, 64(2): 028401. doi: 10.7498/aps.64.028401
    [14] 张顺浓, 朱伟骅, 李炬赓, 金钻明, 戴晔, 张宗芝, 马国宏, 姚建铨. 铁磁异质结构中的超快自旋流调制实现相干太赫兹辐射. 物理学报, 2018, 67(19): 197202. doi: 10.7498/aps.67.20181178
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    [16] 张会云, 刘蒙, 尹贻恒, 吴志心, 申端龙, 张玉萍. 基于格林函数法研究金属线栅在太赫兹波段的散射特性. 物理学报, 2013, 62(19): 194207. doi: 10.7498/aps.62.194207
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    [18] 李书磊, 刘磊, 高太长, 胡帅, 黄威. 基于多重查找表的太赫兹波段卷云微物理参数的反演方法. 物理学报, 2017, 66(5): 054102. doi: 10.7498/aps.66.054102
    [19] 陈旭生, 李九生. 缺陷组合嵌入VO2薄膜结构的可调太赫兹吸收器. 物理学报, 2020, 69(2): 027801. doi: 10.7498/aps.69.20191511
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出版历程
  • 收稿日期:  2009-07-13
  • 修回日期:  2009-11-09
  • 刊出日期:  2010-03-05

光子晶体对太赫兹波的调制特性研究

  • 1. 中国科学院上海微系统与信息技术研究所,信息功能材料国家重点实验室,上海 200050
    基金项目: 

    国家重点基础研究发展计划 (批准号: 2007CB310402)、国家自然科学基金(批准号: 60721004)、上海市科学技术委员会基础研究重大项目(批准号: 06dj14008)和中国科学院“百人计划”资助的课题.

摘要: 利用传输矩阵方法研究了掺杂半导体n-GaAs/聚碳酸脂一维光子晶体的太赫兹波透射谱.研究结果发现,与一般由两种介电材料组成的一维光子晶体不同,由于掺杂半导体中自由载流子对太赫兹波存在较强的吸收,所以这种材料组成的一维光子晶体除可形成光子带隙外,还可以增强n-GaAs对太赫兹波的透射.同时还提出了一种基于这种一维光子晶体的太赫兹波调制器,通过外加电压控制半导体中电子浓度的大小可实现对太赫兹透射波幅度的调制.

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参考文献 (23)

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