光子晶体新型复合结构亚波长共振光栅的滤波特性及器件设计研究

Optical response study of the photonic crystal surface modes and sub-wavelength gratings has attracted a wide attention for microelectronics and photoelectronic engineers or scholars, its theory and methods have been applied to optical integration chips and optical communication network. But the research of novel composite structure filter property and design with photonic crystals and sub-wavelength resonant gratings has not been found yet. The dimensional size of grating inside this composite structure is almost equal to the optical communication wavelength. So this project has obvious theoretical significance and practical value for key components of FTTH (Fiber-to-the-home) network and optical integration circuit. The research can also help one to know the transmission tendency and law of the photons(bosons) in this composite structure. Hence further analysis for the response process, dynamic behavior and modulation of the higher diffractive rays under pulse excitation, which happen in surface and interface of this composite structure, may clarify one the internal mechanism. Obviously, this internal mechanism is fundamental for new principle and new technology discovery of photons control.

光子晶体表面或界面导模和亚波长波导光栅的光学响应研究都属于微电子和光电子器件学者感兴趣的研究领域，而把光子晶体与亚波长共振光栅结合在一起的新型复合结构的研究及器件设计尚没有开展。这种新型复合结构中的光栅在尺度上和光通信波长相近，因而这一项目的研究对研制新型的光纤到户和光学集成回路关键器件都有明显的理论意义和实用价值。 开展该项目的研究还有助于我们更深入地了解光子这种玻色子在光子晶体与亚波长共振光栅组成的新型复合结构中所表现出来的新的传播规律，进一步明晰这种新型复合结构的表面与界面在光子脉冲激发下的响应过程、响应行为，特别是光子晶体调制高级次的衍射光波所采用的内在机制。显然，这种内在机制对光子控制新原理与新技术的发现是十分重要的。

光子晶体表面或界面导模和亚波长波导光栅的光学响应研究都属于微电子和光电子器件学者感兴趣的研究领域，而把光子晶体与亚波长共振光栅结合在一起的新型复合结构的研究及器件设计尚没有开展。这种新型复合结构中的光栅在尺度上和光通信波长相近，因而这一项目的研究对研制新型的光纤到户和光学集成回路关键器件都有明显的理论意义和实用价值。.本项目研究了基于复合结构的波导光栅色散调控的超宽带偏振控制及非亚波长区域介质光栅导模共振效应及光学特性。经过四年的努力，项目组成员在本项目的资助下，围绕着计划任务书中预定的研究内容和目标，基本按照研究计划执行。当然，我们并没有把视野仅仅局限于项目申请时所关注的方向上，随着项目的深入进行，对石墨烯复合结构表现出来的表面等离激元有效调节局域态密度，从而实现对辐射热传输或原子自发辐射率的调控以及声光晶体领域中热点及前沿问题，在本项目的资助下，对这些相关问题进行了研究，并获得了一些与本项目研究内容有关的新成果。.实验制备的波导阵列光栅样品可在1.1-2微米频度范围内将线偏振光完美转换为圆偏振或正交偏振光；利用我们设计的非波长介质光栅结构可以实现单向光传输，构建结构紧凑的单向光传输器件；石墨烯复合结构光学性质的可控研究；无缺陷声光子准晶结构的局部模式的空间分布的多样性，可以在较大面积的范围内同时限制电磁波和弹性波，从而提供丰富的模式选择性，并能增大光子和声子的相互作用空间；这些研究结果无疑对新型微纳光电器件提供新概念、新方法及新工艺。