不同缺陷态下具有高光力耦合率的新型一维光力晶体纳米梁*

徐琦 孙小伟† 宋婷 温晓东 刘禧萱 王羿文 刘子江2)

1) (兰州交通大学数理学院,兰州 730070)

2) (兰州城市学院物理系,兰州 730070)

本文设计了一种由两侧挖孔的六棱柱单胞周期性排列而成的新型光力晶体纳米梁谐振腔,利用有限元法计算了该结构在不同缺陷态下的带隙特性.基于移动边界效应和光弹性效应机制,采用一阶微扰理论并借助光力耦合系数计算法获得了光力晶体纳米梁谐振腔的光力耦合率,同时分析了谐振腔声学模态的对称性,并对光力耦合机制进行了探索.研究表明:改变缺陷数量或优化几何结构均可改善光学模式和机械模式的重叠性;对于同种缺陷不同数量的谐振腔结构,缺陷数量只会影响光力耦合率中移动边界效应和光弹性效应的作用方式,而几乎不会改变其耦合率的大小.分析具有梯度缺陷的光力晶体纳米梁谐振腔的振动模态对称性发现,只有关于x-y,x-z,y-z 平面偶对称的振动模态才能与光学模态产生强耦合,并得到高达2.25 MHz 的光力耦合率.

1 引言

光子晶体是指具有光子带隙特性的人造周期性电介质结构,当电磁波在光子晶体中传播时,会产生与半导体类似的能带结构[1].电磁波可在特定频率范围的光子能带中传播而在带隙中无法传播,凭借这一特性可以实现对电磁波的人工调控,从而产生一些新颖的物理现象如电磁波的自准直、负折射、调谐滤波等[2].与光子晶体类似,声子晶体是一种弹性常数及密度……